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科学家推翻金星曾经有过海洋的假设

科学家推翻金星曾经有过海洋的假设

科学家推翻金星曾经有过海洋的假设

(神秘的地球uux.cn报道)据俄罗斯卫星网:来自瑞士和法国的科学家们推翻了金星曾经有过海洋的假设。数字模拟的结果表明,金星从未有过机会获得自己的海洋。即使在其发展的早期阶段,当太阳比现在弱时,金星的表面也太热了,而云也只能在它夜的一面形成。研究文章发表在了《自然》杂志上。

在它 45 亿年前刚刚诞生后,年轻的金星就像年轻的地球一样,被岩浆覆盖。为了形成海洋,大气的温度必须下降到足以让水凝结并在数千年内以雨的形式掉落,就像地球上发生的那样。

文章作者提出的气候模型表明,只有在金星表面受到云层保护免受太阳辐射时,才有可能实现这一温度的下降。没有这个,虽然当时的太阳比现在的弱 30%,但这颗年轻行星的温度也不可能下降到形成液态水的程度。

而从模拟结果来看,云只在金星夜的一面形成,在那里它们无助于保护金星表面免受阳光照射,相反由于温室效应,它有助于在密集的大气中保存热量.

先前的研究表明,金星可能在其发展的早期阶段有过海洋。美国国家航空航天局和欧洲航天局计划在未来的十年内向金星发送至少三个太空任务。这些任务试图回答的关键问题之一是:金星上是否有过海洋,就像现在地球上的一样。

科学家们得出的另一个有趣的结论是:如果太阳在“年轻”时像现在一样明亮的话,地球可能会遭受与金星相同的命运。正是年轻太阳发出的微弱辐射让地球可以冷到足以冷凝成水形成我们的海洋。以前的这个因素,相反被认为是负面的:弱弱的太阳被假设会把地球变成一个没有生命的冰球。

作者之一、日内瓦大学教授埃米琳·博尔蒙说:“这是我们对所谓的年轻弱小太阳的悖论的看法的彻底革命,它一直被认为是地球上生命出现的主要障碍,但事实证明,对于一个年轻的、非常炎热的地球,这样弱弱的太阳是必需的。”

作者指出,他们的学说纯粹是理论上的,未来对金星的太空任务将证实亦或推翻它。

相关报道:气候模型显示金星上从未有过海洋

(神秘的地球uux.cn报道)据科技日报(张佳欣):金星是太阳系的四颗类地行星之一,被视为地球的孪生兄弟,同样主要由岩石物质组成,含有一些水,并有大气层。金星上是否曾经有过海洋,一直是个未解之谜。瑞士日内瓦大学和瑞士国家行星能力研究中心(NCCR)领导的天体物理学家团队在最新一期《自然》杂志上发表论文称,气候模型显示金星上从未有过海洋。

此前研究表明,早期金星有温和的环境,存在海洋。而最新研究结果表明,事实并非如此。

只有当气温降低到一定程度时,水蒸气才会凝结成小水滴,形成降雨。日内瓦大学科学系研究员、NCCR行星协会成员马丁·特贝特解释说:“我们模拟了地球和金星在40多亿年前进化之初的气候,当时行星表面还处于熔融状态。”

使用复杂的大气三维模型,研究小组研究了这两个行星的大气如何演变,以及在这个过程中是否会形成海洋。模型显示,气候条件不允许水蒸气在金星的大气层中凝结。尽管数十亿年前太阳光度大约是今天的70%,但当时的气温不足以让金星的温度低到形成海洋的程度。

造成这一现象的主要原因之一是,云层优先在金星的夜间形成,这些云层没有遮挡阳光,反而使金星的大气逆辐射增加,表面温差减小,阻止了金星表面温度的快速下降。高地表温度阻止了降雨的形成,因此海洋永远无法形成。

令人惊讶的是,模型还显示,地球可能很容易遭受与金星相同的命运。如果地球离太阳更近一点,或太阳在它“年轻”时期与现在的光度一样,人类的家园就会有天壤之别。很可能是年轻太阳相对较弱的辐射使地球能够凝结水并形成海洋。

该研究合著者、日内瓦大学教授埃米琳·博尔蒙特说:“这完全颠覆了长期以来我们看待所谓‘黯淡太阳悖论’的方式,它一直被认为是地球上生命出现的一大障碍。”其论点是,年轻的太阳热量比今天少很多,不足以使地球维持液态水的存在,地球会变成一个不利于生命生长的冰球。但事实证明,对于年轻的、炽热的地球来说,当时微弱的太阳可能是生命存在的意外惊喜。

论文另一位作者、日内瓦大学天文系教授戴维·埃伦赖希说:“这一结果是回答金星历史问题的重要理论基石。”未来,欧洲空间局的“EnVision”金星探测任务对于证实这一结论至关重要。

相关报道:新研究发现金星从未拥有过海洋和生命所需的条件

(神秘的地球uux.cn报道)据cnBeta:外媒报道,金星可以被看作是地球的邪恶双胞胎。乍一看,它的质量和大小跟我们的母星相当,其同样主要由岩石材料组成,拥有一些水和大气。然而仔细观察就会发现,它们之间存在着惊人的差异。金星厚厚的二氧化碳大气层、极端的表面温度和压力以及硫酸云,这些则跟地球上的生命所需的条件形成了鲜明的对比。然而情况可能并不总是这样的。

以往的研究表明,金星在过去可能是一个更加好客的地方,它有自己的液态水海洋。由日内瓦大学(UNIGE)和瑞士PlanetS国家研究中心(NCCR)领导的一个天体物理学家小组研究了金星是否拥有过更温和的时期。发表在《自然》上的研究结果表明,情况并非如此。

金星最近已经成为天体物理学家的一个重要研究课题。ESA和NASA今年已经决定在未来十年向这颗离太阳第二近的行星展开不少于三次太空探索任务。这些任务旨在回答的关键问题之一是金星是否曾经拥有早期海洋。由UNIGE理学院天文学系研究员、NCCR PlanetS成员Martin Turbet领导的天体物理学家试图用地球上的工具来回答这个问题。

“我们模拟了地球和金星演化初期的气候,即40多亿年前,当时行星的表面仍是熔融的”Martin Turbet介绍道,“相关的高温意味着任何水都会以蒸汽的形式存在,就像在一个巨大的压力锅中。”

通过使用复杂的三维大气模型,类似于科学家用来模拟地球当前气候和未来演变的模型,该团队研究了这两颗行星的大气将如何随时间演变以及海洋是否会在这个过程中形成。

Martin Turbet指出:“由于我们的模拟,我们能够表明,气候条件不允许水蒸气在金星的大气中凝结。这意味着温度从来没有低到足以让其大气层中的水形成可以落在其表面的雨滴。相反,水仍是大气中的一种气体,海洋从未形成。而造成这种情况的主要原因之一是优先在地球的夜间一侧形成的云层。这些云层造成了非常强大的温室效应,阻止了金星像以前认为的那样迅速冷却。”

产生严重后果的微小差异

令人惊讶的是,天体物理学家的模拟结果还显示,地球可能很容易遭受跟金星相同的命运。如果地球离太阳再近一点或太阳在“年轻时”像现在一样闪耀,我们的地球家园今天就会看起来非常不同。很可能是年轻太阳相对较弱的辐射使地球冷却到足以凝结形成我们海洋的水。研究论文的共同作者Emeline Bolmont表示:“这完全颠覆了我们对长期以来被称为‘微弱年轻太阳悖论’的看法。它一直被认为是地球上出现生命的一个主要障碍!” 当时的论点是,如果太阳的辐射比今天弱得多,它就会把地球变成一个对生命充满敌意的冰球。但事实证明,对于年轻的、非常热的地球来说,这个弱的太阳实际上可能是一个不希望出现的机会。”

“我们的结果是基于理论模型的,是回答金星历史问题的一个重要基石,但我们将不能在我们的计算机上对这个问题作出明确的裁决。未来三个金星空间任务的观测对于确认--或反驳--我们的工作至关重要,”研究报告的共同作者、UNIGE天文学系教授、NCCR PlanetS成员David Ehrenreich说道。

相关报道:昼夜不对称云层阻碍金星早期海洋出现

(神秘的地球uux.cn报道)据中国科学报:地球上的海洋有近40亿年历史;火星在38亿~35亿年前曾有湖泊和河流。然而,水是否曾经在金星表面凝结过仍然是未知的,因为这颗现在已经完全干涸的行星经历了全球表面重塑事件,掩盖其大部分历史。

最初水在太阳系类地行星表面凝结所需的条件高度不确定,因为迄今为止,人们只使用一维数值气候模型对其进行了研究,而这些模型无法解释大气环流和云层对水汽凝结的影响。

研究人员使用可显示早期金星和地球三维全球气候的模型模拟水云,发现由于强烈的地下水汽吸收,优先在夜间形成的水云具有强烈的净变暖效应,即使在适度的日照下,也会抑制地表水凝结。这表明水从来没有在金星表面凝结过,因此,金星表面从来没有形成过海洋。

此外,研究表明地球海洋的形成需要比现在程度低得多的日照。这也意味着现在的地球存在着另一种稳定状态——“蒸汽地球”,即所有的水从海洋蒸发到大气中。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-021-03873-w




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