太阳和金星, 我们的孪生姐妹

1989年1月,科学家们对金星上火山的性质,作出了一些新推论。这些结论最终会有助于我们了解自己的行星——地球

在大约35年以前,对于其他天体,甚至我们自己的卫星月球的结构的细节,我们可以说一无所知——什么也不知道!幸亏雷达天文学和火箭的发展,我们已经认识了很多,但最让我们感到好奇的行星仍要数金星了

原因在于金星在某些方面比其他行星更像地球。地球的直径为7926 英里,而金星的直径为7550英里。金星的质量大约是地球的81%,而密度是地球的94%。金星具有类地结构,拥有一个岩石外层和一个液态金属核。金星几乎是地球的一个孪生姐妹,除了——

地球绕地轴自西向东每24小时自转一周;而金星自东向西每244天才自转一周。金星拥有的大气的密度为地球大气的90倍左右,而且金星的大气中约有95%是二氧化碳,没有氧;而地球的大气中二氧化碳只占0.03%,氧占21%。地球的表面温度约为300K;而金星的表面温度超过700K,温度高得足以熔解铅。金星表面没有水;而地球则拥有海洋

当然,地球富有生命而金星根本没有。如果能弄清楚为什么这两个行星在某些方面会十分相像,而在其他方面又如此不同,我们便会对金星和地球了解得更多

我们了解金星的其中一点就是它的岩石表面的性质。苏联探测器曾在金星荒凉的表面登陆若干次,并且发现了构成其表面的一种主要化合物是碳酸钙。这并不太令人惊奇。当温度高时,碳酸钙趋于分解而释放出二氧化碳,所以在其表面的岩石里含有大量碳酸钙的灼热行星,在其大气里肯定含有大量的二氧化碳,正如金星那样

我们了解金星的另一点是它的云并不像地球上的云,它们不是由纯水微滴组成,而是由具有腐蚀性的硫酸组成的

然而,麻省理工学院的罗纳德·普林(Ronald Prinn)指出,石灰石会和硫酸结合形成硫酸钙和二氧化碳。他同他的同事布鲁斯·费格利(Bruce Fegley)于1989年初做实验以算出在金星的表面高温下,碳酸钙与硫酸起反应的速度有多快以及以这样的反应去把硫酸从金星的大气里清除掉要花费多长时间

他们的实验结果和计算使他们相信金星的大气需要200年就会失去其全部的硫酸。与人类的寿命相比,这是很长的,但与行星的寿命相比,就显得算不了什么,因为金星(与地球一样)的年龄约为46亿年 金星上的硫酸本该在很久很久以前就消失了

可是金星上的硫酸并没有被消除而仍然存在。这意味着新硫酸必定以与老硫酸被消除一样快的速度在生成。新硫酸生成的最可能途径是火山活动

普林和费格利于是计算了金星上需要多少火山活动才能保持其大气里的硫酸量不变。计算结果表明,金星上的火山活动数只要是地球上火山活动数的5%便能做到这一点

这个结果得到了另一个论点的支持。如果金星像地球一样多火山的话,那么其表面上的大多数环形山就会被熔岩流浆填满和覆盖。然而,这些环形山并未被填满,因此计算再次推断出金星上的火山仅有地球上的5%左右

但这样便出现了新的难题。地球具有相当薄的外壳,而且地壳分裂成能缓慢地移来移去的板块。地球的内热能在板块彼此接合处释放出去,也可通过火山释放出去

金星却具有一个未破裂成板块的较厚的外壳。它的内热只能通过火山活动逸出。如果我们假定地球和金星因彼此大小相近,应具有相同数量的内热并应以相同速率失去它,于是金星上因无板块接缝,热量不能从那里失去,其火山活动必须比地球上多得多,或许是地球上的100倍

但是根据新的研究,这是不可能的,所以行星科学家不得不得出结论:金星所具有的内热比地球的少得多,要不就是金星上存在着既不涉及板块接缝,又不涉及火山的某些释放热量的途径。这两种可能性看来都很小,然而这样的难题一旦解开了,它将令人振奋并将使我们对许多问题——也许包括地球本身的结构问题——的崭新见解抱有希望

新疆域 FRONTIERS

[美]艾萨克·阿西莫夫 著上海科技教育出版社 1999.12

扫描,校对:异调

空间科学新疆域(FRONTIERS OF SPACE),何妙福 译

我们的孪生姐妹

http://www.oursci.org/archive/lib/frontiers/4f06.txt

2009-03-07


《从零开始发明修行》 - 《悟道进化生物学》 - 《悟道相对论》

海云青飞,最伟大的科学哲学家,唯一破解了生命进化规律的人

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