金星岩石圈可能会地球地壳更薄,只有11公里厚

金星是太阳系中和地球最相似的星球,不但大小接近,而且物质构成也非常类似,甚至金星也拥有地球这样的分层结构——地壳、地幔和地核。但是和地球地壳分裂为若干个板块不同的是,金星的岩石圈似乎是一个整体的坚硬外壳。

金星是地球的姊妹星,拥有相似的大小和构成
金星是地球的姊妹星,拥有相似的大小和构成

地球上的火山和地震活动很大一部分都是地壳板块运动的结果,这些地壳板块如同漂浮在岩浆上的木块,不断的移动发生碰撞。金星作为地球的姊妹星其实也拥有类似的结构,但是和分裂的地球地壳不同的是,金星上的外壳是无缝的。这使得它岩石圈背后的机制成为了一个谜题:关于这个星球温度的冷却以及地壳的重新出现等等。

根据一项新的研究显示,金星实际上可能有一个相对「松软」的岩石圈,该岩石圈会定期改变它的表面构造。

研究这些机制既复杂且困难,因为金星被厚重的有毒大气层笼罩着,这种大气层会下酸雨,且表面温度平均保持在475摄氏度(887华氏度),因此发送到那里的着陆器都无法持续太久。

位于金星南半球的大型魁特札尔皮特莱特尔冕状物的插图。
位于金星南半球的大型魁特札尔皮特莱特尔冕状物的插图。

金星特殊的地质结构——冕状物(coronae)

但是麦哲伦号金星探测器几十年前收集的数据就能让科学家们好好研究一段时间了。这个探测器使用雷达穿透金星厚厚的云层,并对其表面进行成像——现在,科学家们就是利用这些数据发现金星的岩石圈可能比他们以前想象的要薄。

在NASA喷气推进实验室的行星地球物理学家Suzanne Smrekar的带领下,有一组研究人员使用麦哲伦号的数据仔细研究了称为冕状物(coronae)的火山表面特征以及其周围的沟槽和山脊。他们发现,在山脊比较靠近的地方,岩石圈可能非常薄且活动性高,平均厚度只有约11公里。

从科学家模拟的模型可以发现,这些地点的地表热流高于地球上的平均热流。

Smrekar解释道:「长期以来,我们一直认为金星的岩石圈是停滞且厚实的,但现在我们的观点正在发生变化。」

「虽然金星没有地球式的构造,但这些薄薄的岩石圈区域似乎允许大量热量逸出,类似于地球海底形成新构造板块的区域。」

长期以来,科学家都认为金星内部目前没有什么特别的事情发生,但是最近的研究越来越多地暗示了事实并非如此,而冕状物(coronae)就是其中之一。

冕状物(coronae)的特征看起来有点像撞击坑,它是一种卵形结构,由围绕凹陷中心的凸起环(像皇冠)和向外辐射的同心裂缝组成。它们的体积可能也很大,直径可达数百公里。

科学家最初认为冕状物是陨石坑,但仔细分析后发现它们实际上是火山。它们是由从行星内部地函涌出的羽状热物质造成的,羽状热物质会向上推动金星外壳,形成圆顶状结构,然后当羽状热物质冷却时向内塌陷,岩浆冷却并从侧面泄漏,最后形成一个皇冠状结构。

麦哲伦号传送回来的金星地表艾因冕状物(Aine Corona)的图像。(NASA/JPL)
麦哲伦号传送回来的金星地表艾因冕状物(Aine Corona)的图像。(NASA/JPL)

事实上,金星上的撞击坑相对较少,而且都相距甚远,至少与火星和水星等行星相比是这样。当一颗行星的撞击坑越多,代表其地表可能就越古老。所以如果一颗行星的陨石坑很少,那么一定是有什么东西把它们抹去了。

金星的表面有80%是火山岩,这意味着在这颗行星最近的时期,存在某种将行星内部移动到外部的机制。越来越多的线索显示,这种火山活动不仅是最近发生的,而且还在持续发生,使这个星球的表面能够保持年轻。

Smrekar和她同事的工作支持这一个假设。金星冕状物区域持续的热量损失表明,岩浆在地表下方翻滚,地质活动仍在继续。

金星探测计划

与火星相比,金星近年来不幸地一直没有引起我们的注意,因此确实缺乏最新数据。日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的Akatsuki探测器(破晓号)是目前唯一专用于金星的探测计划。对于一颗与地球如此相似的行星,这似乎是一个疏忽,尽管仍存在着许多挑战,但许多机构目前也正在开发金星任务。

对于NASA来说,这项任务是VERITAS(真相号任务),这是一个计划于2027年发射的轨道探测器。科学家们希望能够用它来更仔细地观察金星奇特的冕状物。

Smrekar说:「VERITAS(真相号探测器)将成为一名轨道地质学家,能够确定这些地质活动活跃区域的位置,并更好地让我们了解金星岩石圈厚度的局部变化,我们甚至能够捕捉到岩石圈变动的过程。」

「我们将确定火山活动是否真的使岩石圈变得『松软』到足以失去与地球一样多的热量,或者金星是否还有更多的谜团。」

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