金星一直以來吸引了很多關(guān)注，盡管主要是在科學(xué)界，因?yàn)樯弦徊筷P(guān)于金星的好萊塢電影是在20世紀(jì)60年代上映。這在一定程度上是因?yàn)榻鹦桥c地球的巨大差異，以及這種差異可能對系外行星研究意味著什么。

如果能更好地了解金星形成期間發(fā)生的事情，如何成為現(xiàn)在這樣地獄般的狀態(tài)，我們或許就能更好地理解是什么真正構(gòu)成了其他恒星周圍的宜居地帶。

這幾年，許多行星科學(xué)家都把重點(diǎn)放在金星的形成和大氣演化上?，F(xiàn)在，一篇新的研究論文提出，就在10億年前，金星表面可能存在液態(tài)水，而導(dǎo)致水消失的一個(gè)因素可能是不太可能的罪魁禍?zhǔn)啄拘?。有線索表明，木星實(shí)際上是從內(nèi)太陽系遷移到目前的軌道上。像大釘子理論或尼斯模型這樣的理論，顯示了這種遷移的潛在路徑。加州大學(xué)河濱分校行星科學(xué)家斯蒂芬·凱恩(Stephen Kane)博士和合著者感興趣的是：這種遷移可能對金星產(chǎn)生了什么影響。

因此，他們模擬了早期太陽系形成期間數(shù)十萬條木星的遷移路徑。有很多模擬場景，其中金星或其他類地行星被拋出太陽系，這些運(yùn)行被丟棄。不過，金星軌道受到嚴(yán)重影響的情況也不勝枚舉。軌道的一種度量被稱為偏心度，它本質(zhì)上是軌道的橢圓度。一些木星遷移模型產(chǎn)生金星的偏心率比其實(shí)際軌道大44倍。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)榻鹦悄壳暗能壍朗菢O圓的，偏心率很低。如果木星在早期太陽系中遷移模型導(dǎo)致金星有很高的偏心率，那么這種偏心率去了哪里呢？

木星遷移造成的影響

這個(gè)問題最耐人尋味的答案是它受到了液態(tài)水的抑制，液態(tài)水可以在很長一段時(shí)間內(nèi)抑制軌道偏心率，因?yàn)樗谛行潜砻娴倪\(yùn)動(dòng)通過一種稱為潮汐消散的過程將其推入更規(guī)則的模式。潮汐消散的一個(gè)有趣的結(jié)果是，它可能會導(dǎo)致行星上的溫室氣體失控，然而，研究人員計(jì)算出，在年輕的金星上，情況最有可能并非如此。研究還排除了溫室效應(yīng)失控的另一個(gè)潛在來源：照射到金星上的陽光。

但是模型顯示，雖然在金星高度橢圓形軌道的情況下，最大照射射太陽光會顯著增加，但它本身可能不足以造成溫室世界。然而，高度軌道偏心率對液態(tài)水有另一種影響，它們會讓它消失。這是一個(gè)分兩步走的過程：首先，高度偏心軌道會導(dǎo)致顯著的季節(jié)性變化，當(dāng)金星離恒星較遠(yuǎn)時(shí)，會將水凍結(jié)成雪或冰層，或者當(dāng)行星離恒星更近時(shí)，會將水蒸發(fā)成云。雖然這顆行星距離恒星很近，但它也受到顯著增加紫外光的影響。

這種紫外光具有分解水分子的附加作用，只留下元素氫和氧。然后，較輕的氫可以很容易地被太陽風(fēng)從行星大氣層中剝離，永遠(yuǎn)不會重新組合成水。蒸發(fā)到大氣中的水蒸氣，實(shí)際上是一種比現(xiàn)在金星大氣中存在的二氧化碳更有效的溫室氣體。在它被從紫外線和太陽風(fēng)的組合中剝離出來之前，它可能已經(jīng)在地球上造成了一個(gè)被稱為“潮濕溫室”的時(shí)期。這也可能是金星大氣中二氧化碳上升的原因，因?yàn)榻邓翘妓猁}-硅酸鹽循環(huán)的關(guān)鍵組成部分。

地球的潛在影響

碳酸鹽-硅酸鹽循環(huán)使二氧化碳被困在地球構(gòu)造板塊中。對于這些提出的金星演化理論，還有一些額外的問題。例如，如果金星上有如此多的水，那么當(dāng)氧氣從水分子中剝離時(shí)，所有的氧氣都去了哪里呢？凱恩博士也是一個(gè)科學(xué)團(tuán)隊(duì)成員，該團(tuán)隊(duì)希望在不久的將來將著陸器送到金星上，以測試自由基氧可能與之結(jié)合的表面是否存在氧化物，從而回答這個(gè)問題，除了水之外，金星軌道偏心率減弱還有其他潛在原因。

一個(gè)潛在的影響是地球本身。為了測試情況是否如此，研究人員希望更多地了解所謂的米蘭科維奇周期，這是地球軌道參數(shù)周期性變化的模型。如果地球?qū)鹦怯幸种谱饔茫敲磸慕鹦擒壍滥Ｊ街幸瞥膭?dòng)能就會被地球吸收。地球軌道能量的這種戲劇性變化，將在動(dòng)量轉(zhuǎn)移發(fā)生的那個(gè)紀(jì)元周圍以完全扭曲的米蘭科維奇周期表現(xiàn)出來。雖然到目前為止還沒有任何數(shù)據(jù)支持這一理論，但未來的古氣候研究可能會闡明地球本身是否帶走了金星的一些偏心。

但是，對于這種偏心的最初原因，目前最好的估計(jì)仍然是木星的遷移。如果木星這顆氣體巨星的遷移碰巧將金星推入了它所遭受的溫室失控狀態(tài)，這對我們可能發(fā)現(xiàn)的任何圍繞其他恒星運(yùn)行的金星類似物都有重大影響。隨著人類探測這些系外行星的儀器變得更加精確，我們很可能會發(fā)現(xiàn)更多像金星這樣的行星。了解太陽系中這類行星的唯一模型到底發(fā)生了什么，對于理解恒星的宜居地帶變得更加重要。

博科園｜文：Nancy Atkinson/Universe Today

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