图1:在一项新的研究中,科学家们首次揭示了金星的夜间天气
图片来源:保罗·k·伯恩和肖恩·c·所罗门
金星夜晚的天气如何?科学家们终于找到了答案。
第一颗金星探测器在年发射,我们已经对这颗邻近行星研究了很长一段时间,但是直到现在科学家们对它的夜间气象状况也知之甚少。
在最近的一项研究中,于年到达金星轨道附近,搭载红外传感器的日本金星气象卫星“破晓号”(Akatsuki)为我们揭示了夜间金星的气象成像,显示了夜间云层和奇怪的大气环流分布。
图2:可视化的金星气象
图片来源:JAXA/Imamuraetal.
同地球一样,金星也在太阳系的宜居带里,有着坚硬的岩石表面和大气层。研究人员用红外光观察金星上的云团运动来探究它的气象状况。金星有着高速旋转的大气层,但是自转运动却是太阳系中最慢的,一次昼夜交替大约为个地球日。
直到现在,只有面朝太阳的一侧容易被观测到。虽然对夜间天气的一些红外观测是可能的,但我们无法描绘出金星整体天气的清晰画面。
为了能探索这颗神秘的邻居,科学家们将目光转向了“破晓号”,这是日本首个环绕非地行星运行的探测器。其携带的红外成像器,并不依赖太阳的照明来观测,但即使这样也不能直接分辨出金星夜景的细节。但是借助一项新的分析方法处理捕获的数据,科学家可以间接看到难以观测的夜间气象。
“直接观测的小云层图案信号微弱,很难从背景噪声中分辨出来。”来自东京大学前沿科学研究生院的合著者TakeshiImamura在一份报告中声明。“为了能看清细节,我们需要抑制噪音。”他说:“在天文学和行星科学中,由于真实的特征隐藏在一系列相似图形的噪声中,我们通常将图像整合处理。但是金星是一个特例,由于整个天气系统都在高速旋转,所以我们必须对这种运动进行补偿,也就是所谓的‘超级旋转’,以突出有趣的形成过程。”
借助这一分析方法,科学家团队观测到夜间行星上南-北向风。“令我们惊讶的是,它们和白天的运动方向完全相反。”Imamura说到:“这一戏剧性变化的产生不可能不带来其他影响。这一观测结果有助于我们建立精确的金星气象模型,有望解答那些长期存疑的金星天气甚至是地球天气问题。”科学家们表示,在未来的研究中将沿用该方法,揭示火星等其他行星的气象细节。
尽管目前的技术停留在金星轨道附近运行,不过未来会有三项任务抵达金星,继续扩充我们对它的了解。美国宇航局最近宣布了两项新的前往金星任务,命名为DAVINCI+和VERITAS,欧洲航天局透露也将向金星发射EnVision任务,这三艘宇宙飞船将在本世纪末和本世纪30年代初发射。
相关知识
金星,在太阳系的八大行星中,第二近太阳之行星,轨道公转周期为.7地球日,其无卫星。在中国古代称为太白、明星或大嚣,另外早晨出现在东方称启明,日落出现在西方称长庚。到西汉时期,《史记天官书》作者天文学家司马迁从实际观测发现太白为白色,联系“五行”学说在一起,正式命名其为金星。
它在夜空中的亮度仅次于月球,是第二亮的天然天体,视星等可以达到-4.7等,足以照射出影子[8]。由于金星是在地球内侧的内行星,它永远不会远离太阳运行:它的离日度最大值为47.8°。金星是一颗类地行星,因为它的大小、质量、体积与到太阳的距离,均与地球相似,所以经常被称为地球的姊妹星。
然而,它在其它方面则明显的与地球不同。它有着四颗类地行星中最浓厚的大气层,其中超过96%都是二氧化碳,金星表面的大气压力是地球的92倍。其表面的平均温度高达K(°C;°F),是太阳系中最热的行星,比最靠近太阳的水星还要热。金星没有将碳吸收进入岩石的碳循环,似乎也没有任何有机生物来吸收生物量的碳。
金星被一层高反射、不透明的硫酸云覆盖着,阻挡了来自太空中,可能抵达表面的可见光。它在过去可能拥有海洋,并且外观与地球极为相似[9][10],但是随着失控的温室效应导致温度上升而全部蒸发散失[11]。水最有可能因为缺乏行星磁场而受到光分解作用分解成氢和氧,而自由氢一直被太阳风大气逃逸,扫进星际空间[12]。金星表面是干燥的荒漠景观,点缀着定期被火山刷新的岩石。
BY:ChelseaGohd
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