金星表面有直径从几十公里到上千公里的准圆形冕状物,这种地球没有的结构成因成谜。最新研究认为,地幔热物质上升遇“玻璃天花板”分裂,或许能解释其形成,但这一推测仍需更多验证。
金星表面布满了奇特的准圆形结构,名为冕状物。它们与如今地球表面的任何结构都不同,直径可达数百公里,甚至超过1000公里,也可能小到仅几十公里。在从轨道拍摄的图像中,它们看起来像刻在岩石上的杂乱划痕,围绕着部分塌陷的中心。
无论大小,长期以来行星科学家一直未能解开它们的起源之谜。这一现象尤其令人困惑,因为金星和地球一样是类地行星,甚至被视为地球的“孪生兄弟”——两者尺寸和密度几乎相同,且同为太阳系邻居,与太阳的距离相近。那为何金星表面遍布冕状物,地球却没有呢?
发表在《美国国家科学院院刊》上的一项新研究给出了一个有趣的解释,这或许能让我们洞悉金星和地球演化路径为何分道扬镳。如今,金星被火山主导,表面温度超过460摄氏度,环境极其恶劣;而地球则是温带海洋行星,孕育着丰富的生命。
“我们拥有了一个太阳系尺度的实验室。”该研究的主要作者、加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所的玛德琳·克尔在一份声明中表示,“我们能近距离观察这些行星为何差异如此之大。”
金星和地球的地理结构在一个关键方面存在根本差异:金星表面由一整块巨大的地壳构成,而地球的地壳则像拼图一样由多个移动的板块组成,这些板块在亿万年中会沉入地幔并循环再生。但地球并非一直如此,它最初也是一个完整的“岩石壳”,科学家们至今仍未就其何时首次分裂成构造板块达成共识。
从某种意义上说,金星从未脱离那个阶段,这为我们提供了一扇了解地球历史的窗口。此前利用美国国家航空航天局(NASA)麦哲伦号探测器数据开展的研究表明,金星并非像人们曾经认为的那样地质活动“停滞”,冕状物可能是其持续构造活动的证据。
关于冕状物形成的一个主流理论认为,它们是由金星地幔中的热物质团上升到地表,并挤压地壳底部形成的。
在这项最新研究中,研究人员基于这一观点,绘制了金星地幔的对流情况,并模拟了这些岩浆团如何从地核移动数千公里到达地表。他们的发现进一步支持了以下理论:这些热物质团在到达地表以下约640公里处时,遇到了一层“玻璃天花板”——地幔中晶体结构的变化阻碍了部分上升物质。因此,热物质团没有形成一个巨大的整体,而是分裂成多个较小的团块,逐渐渗透到地表,形成了形状奇特的冕状物。这也可能解释了为何冕状物的尺寸差异如此之大。
要验证这一推测仍需大量研究,但研究人员认为他们即将取得突破,其意义可能堪比板块构造理论在不久前彻底改变我们对地球历史的认知。
“目前我们对金星的认知,类似于20世纪60年代板块构造理论提出之前的地球认知阶段,因为我们目前缺乏一个类似的统一理论,无法将金星内部的热传递与地表观测到的构造和岩浆特征联系起来。”该研究的合著者、斯克里普斯地球物理学家戴维·斯特格曼在声明中表示,“有了这个关于金星表面特征的新解释,我们认为一场革命已经开始,更令人兴奋的发现即将到来。”
观测仍在刷新。若获一次深空实验名额,你选黑洞、系外行星还是早期宇宙?为什么?
