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類似地球的板塊構造可能在數十億年前塑造了金星

2024-03-25科學

盡管金星是我們最近的行星鄰居,但它是一個相當荒涼的地方。它的溫度大約是地球的100倍,探索其厚大氣層的航天器僅在兩小時內就被摧毀了。然而,金星可能曾經有過類似於地球早期發生的構造板塊運動。這一新發現為天文學家提供了一些新的場景,以評估金星上早期生命的可能性、其前進演化史和太陽系的歷史。10月26日發表在【自然天文學】雜誌上的一項研究描述了這一發現。

在這項研究中,研究人員使用金星的大氣數據和電腦建模表明,該行星當前大氣和表面壓力的組成可能只是早期形式的板塊構造的結果。這一過程對生命至關重要,涉及多個大陸板塊相互推擠、拉動和滑動。

在地球上,這些板塊構造已經在數十億年的時間裏加強了。這一過程形成了新的大陸和山脈,並導致了穩定地球表面溫度的化學反應。它還創造了一個更有利於生命發展的環境。

金星的執行方向相反,表面溫度為867華氏度,熱到足以融化鉛。天文學家一直認為金星有一個「停滯的蓋子」。這意味著金星表面只有一個具有最小屈服量的板塊,因此大多數瓦斯仍被困在外殼蓋下。

該團隊使用金星大氣層的當前數據作為這些模型的終點,並假設金星在其整個存在過程中都有一個停滯的蓋子。他們很快就發現,重建金星當前大氣層的電腦模擬與金星現在的位置不匹配。

接下來,研究小組模擬了金星要達到目前的狀態,必須發生什麽。它們最終幾乎完全匹配了金星歷史早期有限的構造運動以及今天存在的停滯蓋模型。

由於金星大氣層中存在豐富的氮和二氧化碳,研究小組認為,金星一定在大約45億至35億年前行星形成後發生了板塊構造。他們認為,就像在地球上一樣,這種早期的構造運動在板塊移動的數量和移動的程度方面是有限的。這一過程也可能同時發生在金星和地球上。

研究合著者、布朗大學行星地球物理學家馬特·韋勒在一份聲明中表示:「一個重要的結論是,我們很可能在同一太陽系中同時有兩顆行星在板塊構造模式下執行,這與我們今天在地球上看到的生命所處的構造模式相同。」。

根據該團隊的說法,這進一步支持了古金星上存在微生物生命的可能性。它還表明,在某一點上,地球和金星甚至比科學家之前認為的更相似。這兩顆行星的大小大致相同,品質、密度和體積相同,生活在同一個太陽系附近。

這項工作還表明,所有行星上的板塊構造可能只是時間問題,因此生命本身也可能是完美時間的產物。

研究合著者、布朗大學地質生物學家和地球物理學家亞歷山大·伊凡斯在一份聲明中說:「到目前為止,我們已經從雙星的角度考慮了構造狀態:它要麽是真的,要麽是假的,在地球的整個過程中要麽是真要麽是假。」。「這表明,行星可能會在不同的構造狀態中轉換和轉換,這實際上可能相當常見。地球可能是一個例外。這也意味著我們可能會有行星在可居住性中轉換和不可居住,而不僅僅是持續可居住。」

了解構造狀態的轉變對未來研究附近的衛星和遙遠的系外行星至關重要。木星的第四大衛星木衛二已經顯示出類似地球板塊構造的證據。

伊凡斯說:「我們仍然處於這種利用行星表面來了解其歷史的模式中。」。「我們第一次真正證明,大氣層實際上可能是了解一些行星的古老歷史的最佳方式,而這些行星往往沒有保存在表面。」

美國國家航空暨太空總署未來的DAVINCI任務將測量金星大氣層中的瓦斯,這可能有助於鞏固這項研究的發現,以及這項研究如何發生的細節可能對地球有重要意義。

韋勒說:「這將是了解金星及其前進演化以及最終地球命運的下一個關鍵步驟。」。「什麽條件會迫使我們沿著類似金星的軌域移動,什麽條件可以讓地球保持宜居?」