1975年10月22日,苏联的金星着陆器老金星9号与其轨道飞行器分离,并在金星浓密的大气层中猛烈地下降,重重地落在一个圆形的护盾上,该护盾旨在挤压和吸收冲击力。它仅在强烈的表面条件下存活了53分钟,传输了有关云层、光辐照度、温度和大气化学的数据,以及有史以来拍摄的另一颗行星表面的第一张照片。然后它死了。但它的发现意义重大,因为金星和地球是相似的类地行星,据信它们是通过相似的过程形成的。

金星可能具有类似地球的岩石圈厚度和热流

可以公平地说,虽然地球和金星是兄弟姐妹,具有可比的大小和组成,但它们的性格却大不相同,是内太阳系的丹尼斯和兰迪奎德。(在这个类比中,金星不是丹尼斯。)地球拥有适合生命生存的条件;相比之下,将金星描述为荒凉是一种滑稽的轻描淡写。

金星的大气层是四颗类地行星中最稠密和最热的,主要由二氧化碳组成,其表面压力约为地球海平面大气压的92倍。行星平均温度徘徊在464摄氏度(867华氏度)左右。很糟糕!虽然它没有月亮,但即使有,笼罩整个星球的浓密硫酸云也会阻碍任何田园诗般的夜景。

然而,金星与地球的另一个共同特征是它会将内部热量散发到太空中。地质学家知道板块构造驱动地球内部的热量损失,在板块拉开的地方辐射热量,但对金星的内部动力学知之甚少。

现在,加利福尼亚州帕萨迪纳喷气推进实验室的研究人员对麦哲伦号宇宙飞船在1990年代收集的数据进行了分析,以计算金星地壳的厚度。他们的结果表明,尽管地球和金星的性格截然不同,但它们的热流和岩石圈厚度相似;这限制了金星的演化和内部动力学。结果发表在《自然地球科学》上。

地球有移动的构造板块,它们可以四处滑动、相互碰撞和分离,从而促进有效的热量散失。以前的模型表明,金星要么处于“停滞盖”岩石圈状态——基本上是一个覆盖整个行星的静止、寒冷的岩石圈——要么是一个“偶发盖”,其中不稳定的停滞盖偶尔会突然爆发构造活动。但是最近的模型和数据分析不支持这些提议。相反,JPL研究人员提出了一种具有主动岩石圈弯曲的“软盖”模型。

研究人员通过测量称为日冕的表面构造内的弯曲来计算岩石圈的厚度,日冕是通过地质和火山活动形成的准圆形特征。利用麦哲伦测高数据,他们从65个日冕内的75个位置确定了岩石圈的平均厚度:11±7公里;根据这个数字,他们计算出来自金星的平均热流高于地球的平均热流,但与在活跃延伸的构造区域测得的值相似。

作者写道:“我们的分析确定了可能存在活跃扩张的区域,并表明金星具有与地球相似的岩石圈厚度和全球热流范围。结合这颗行星的地质历史,我们的研究结果支持一种依赖羽流的软盖对流机制,侵入岩浆作用和分层以增加热流。”

这很有趣,因为许多研究人员认为羽流引起的俯冲是地球板块构造的起源,因此金星可能类似于4到25亿年前的太古代时代的地球。在太古时代,地球的热流大约是今天的三倍,虽然被水覆盖,但地球更热。

总的来说,作者提出的软盖模型与其他观测结果非常吻合,具有有限的表面流动性、侵入岩浆作用、岩石圈分层(其中材料破裂成层)以及通过抬升和下降流形成日冕。它包含另一种与地球有趣的行星地球动力学模式。

这些发现的另一个应用:系外行星宜居性的确定将依赖于围绕其他恒星运行的世界上的热流信息。但在离家更近的地方,如果该组织的“软盖”提议能够被这十年即将到来的金星观测任务中的任何一个证实,它可能会导致对围绕金星表面特征以及地球地幔演化的想法进行重新评估,并且甚至可能对太阳系的早期形成产生影响。