咱們書接上文,上文書講到蘇聯(lián)人的金星系列探測(cè)器算是告一段落。前期主要是玩兒著陸,你定要弄個(gè)著陸器降落到金星的表面,但是,這些著陸器即便是能撐一段時(shí)間,也長(zhǎng)不到哪里去。所以,后來(lái)蘇聯(lián)人就開始玩空飄氣球,因?yàn)榻鹦歉邔哟髿獾臏囟群蛪毫Χ疾桓?,條件不是那么苛刻。而且金星的濃密大氣也為氣球的漂浮提供了條件,你要是換到火星,打死它也飄不起來(lái)。 不過(guò)呢,真正要想透過(guò)濃密的大氣層看到金星表面的地形地貌,就只能靠合成孔徑雷達(dá)了。金星15號(hào)和16號(hào)就是專門的雷達(dá)衛(wèi)星,只是掃描范圍有限,只有北緯30度到北極這一塊地區(qū)。下一次完成更高分辨率的金星全球地圖繪制,要到1989年發(fā)射的麥哲倫號(hào)探測(cè)器了。
麥哲倫號(hào)還是由噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室來(lái)負(fù)責(zé)管理,制造承包商是馬丁·瑪麗埃塔。合成孔徑雷達(dá)是休斯公司研發(fā)的。麥哲倫號(hào)很特殊,因?yàn)檫@家伙是用航天飛機(jī)發(fā)射的。說(shuō)實(shí)話,用航天飛機(jī)來(lái)發(fā)射探測(cè)器真是有點(diǎn)劃不來(lái),為了這么個(gè)家伙,讓7個(gè)機(jī)組人員陪著它上去一趟,相比用一顆火箭發(fā)上去,花的錢完全是天差地別。 航天飛機(jī)發(fā)射深空探測(cè)器,或者是高軌道衛(wèi)星相當(dāng)麻煩,因?yàn)樗约褐荒茱w到近地軌道。也就是說(shuō),要發(fā)射深空探測(cè)器,還需要再加一個(gè)小火箭推一把,這個(gè)小火箭連帶探測(cè)器,一起放在貨艙里,拉到太空。 這個(gè)小火箭叫做慣性號(hào)上面級(jí)。這個(gè)上面級(jí)也是一個(gè)兩級(jí)固體火箭。麥哲倫號(hào)探測(cè)器裝在慣性號(hào)的頭頂上。航天飛機(jī)需要打開貨艙的艙門,然后把小火箭+探測(cè)器慢慢豎起來(lái),輕輕推一下,讓這個(gè)組合體慢慢的飛出去,等到飛得足夠遠(yuǎn),再點(diǎn)火加速。你總不能在大貨倉(cāng)里就點(diǎn)火啊,那就啥都燒壞了。
麥哲倫號(hào)帶了一個(gè)很大的雷達(dá),對(duì)金星表面98%的范圍進(jìn)行了雷達(dá)成像,而且還探測(cè)了金星的重力分布。對(duì)金星上的地形地貌進(jìn)行了比較精細(xì)的刻畫。分辨率比蘇聯(lián)人當(dāng)年的雷達(dá)圖像分辨率高得多了。 美國(guó)的探測(cè)器壽命一般都比較長(zhǎng),麥哲倫號(hào)足足堅(jiān)持了5年半,麥哲倫號(hào)的軌道是個(gè)比較偏心的橢圓,就是為了近地點(diǎn)能盡量靠近金星,經(jīng)過(guò)幾次軌道調(diào)整,麥哲倫號(hào)的近地點(diǎn)甚至達(dá)到了距離金星表面180公里的高度,這里的大氣濃度已經(jīng)不低了。 最后,JPL決定玩兒一個(gè)風(fēng)車實(shí)驗(yàn),首先是調(diào)整太陽(yáng)能板方向,幾乎垂直于運(yùn)行軌跡,說(shuō)白了就是拿太陽(yáng)能板當(dāng)做減速板來(lái)使用了。然后呢,開發(fā)動(dòng)機(jī)在屁股后邊使勁兒推,反正也就是這點(diǎn)燃料了,燒光了算。這個(gè)實(shí)驗(yàn)叫風(fēng)車實(shí)驗(yàn),就是用來(lái)測(cè)試金星高層大氣的空氣動(dòng)力學(xué)。燃料燒光了以后呢,這個(gè)探測(cè)器就墜入金星大氣層燒掉了,到此為止,任務(wù)徹底結(jié)束。 等到科學(xué)家們把前后那么多金星探測(cè)器的數(shù)據(jù)拿出來(lái)對(duì)比,發(fā)現(xiàn)這個(gè)金星和地球的特質(zhì)相差非常大。 首先是金星上有大量的巖漿溢流平原,面積非常大,也就是說(shuō)火山爆發(fā)很猛烈。而且盾狀火山也非常的多。這說(shuō)明啥呢?說(shuō)明金星的地質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定,沒(méi)有地球上那么多的板塊運(yùn)動(dòng)。 我們講火星上的奧林匹斯山的時(shí)候也講到過(guò)這個(gè)問(wèn)題,這個(gè)巨大的盾狀火山可不是短時(shí)間內(nèi)能造就的,需要一個(gè)火山噴好長(zhǎng)時(shí)間,要是遇上板塊運(yùn)動(dòng),這個(gè)盾牌剛剛澆筑到一半就破相了,外形不可能那么規(guī)矩。
火山多,溢流平原多,那就意味著隕石坑極少。金星上幾乎看不到多少撞擊坑,小的天體在稠密大氣里燒光了,根本落不了地,自然也就沒(méi)有什么撞擊坑,大天體即便是砸了個(gè)坑,過(guò)幾天火山爆發(fā),巖漿就把坑給埋了。你也不太看得見。只要火山活動(dòng)足夠頻繁,隕石坑的痕跡很容易被破壞。 從金星15號(hào)和16號(hào)的雷達(dá)數(shù)據(jù)上,科學(xué)家們數(shù)出了150個(gè)撞擊坑。后來(lái)有了更高分辨率的麥哲倫號(hào)雷達(dá)圖像,科學(xué)家們從圖片上數(shù)出了900個(gè)撞擊坑。這個(gè)數(shù)量相比于火星和月球來(lái)講,都算是少的,而且分布很平均, 金星上的隕石坑都很大,直徑起碼都在兩公里以上,而且往往是成群出現(xiàn)。正式因?yàn)樾√祗w根本落不了地,所以不存在小坑,大天體在稠密大氣之中往往會(huì)破碎解體,所以一砸就是一大群。 我們大致認(rèn)為,天上往下掉隕石的概率是平均的,所以一個(gè)塊地上撞擊坑層層疊疊,那一定是被砸了很多年才造成的,地面年齡很古老。要是這塊地方?jīng)]幾個(gè)坑,那就是說(shuō)明,剛砸了沒(méi)幾年,這塊地表的年齡應(yīng)該不高。新地面是怎么出現(xiàn)的呢?火山噴發(fā),巖漿澆筑了一層唄,這不就跟水泥自流平一個(gè)道理嘛。正因?yàn)榻鹦巧想E石坑少,所以這些熔巖地表都很新,估計(jì)年齡不到800萬(wàn)年。
正因?yàn)榻鹦堑恼麄€(gè)表面年齡都不大,這就顯得很奇怪了,火山爆發(fā)總是有個(gè)一般性的時(shí)空頻率,今天張莊火山噴了,過(guò)半年李莊了火山噴了,再過(guò)一陣子馬家河子的火山噴了,無(wú)論時(shí)間上,還是空間上,都應(yīng)該是隨機(jī)的。只有這些火山商量好了,集中在很短時(shí)間內(nèi)集體噴發(fā),才有可能造成金星表面一茬兒新,而且還很均勻。 所以科學(xué)家們就提出了一種假設(shè),是不是3~5億年前,金星曾經(jīng)發(fā)生過(guò)全球性表面熔融,才造成這種均勻的局面。地球上是有板塊運(yùn)動(dòng)的,也就是說(shuō)地表在不斷地更新,這個(gè)過(guò)程也會(huì)把地下的熱量給帶出來(lái)散掉,可是金星并沒(méi)有板塊運(yùn)動(dòng),地下放射性物質(zhì)發(fā)出的熱量散不出去,溫度會(huì)越來(lái)越高。地幔也會(huì)越來(lái)越熱,直到大面積火山噴發(fā),才能把肚子里這股邪火給卸出來(lái),等到噴夠了,肚子里也涼快了,噴發(fā)就此才能消停一陣子。不過(guò)這只是個(gè)假說(shuō),未來(lái)還需要更多的證據(jù)。
正因?yàn)辂溦軅愄?hào)帶回了比較精細(xì)的金星全球高程地圖,大家發(fā)現(xiàn),金星地表最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的高差大概是13公里。我們地球最高點(diǎn)珠峰和最低點(diǎn)馬里亞納海溝,高差差不多19公里。大家都在伯仲之間,這個(gè)數(shù)據(jù)大概可以反映出金星和地球的巖石圈機(jī)械強(qiáng)度,這說(shuō)明,金星和地球大小相仿,而且皮的薄厚也差不多。 金星上的平原和盾狀火山平原占了大部分面積,怎么叫盾狀火山平原呢?因?yàn)榻鹦巧系幕鹕酱蠖鄶?shù)不高,有個(gè)幾千米就不得了了,但是這些巨大的盾狀火山的底盤子動(dòng)輒直徑幾百公里,甚至達(dá)到上千公里。所以,這種所謂的火山,你站在上邊根本感覺(jué)不出來(lái),就是地面稍微有點(diǎn)傾斜的大面積坡地?;旧线€是比較平的,整個(gè)金星的地表都比較平坦。
金星上還有一些特殊結(jié)構(gòu),地球上找不到,比如蛛網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),地面上有很多細(xì)線構(gòu)成了一張紛亂復(fù)雜的大網(wǎng),這個(gè)網(wǎng)到底是怎么來(lái)的呢、現(xiàn)在科學(xué)家們也還沒(méi)搞清楚。還有所謂的冠狀結(jié)構(gòu),這是一片圓形的高地,你說(shuō)它是個(gè)環(huán)形山吧,它還真有點(diǎn)像,四周的確是有一圈翹邊,但是這個(gè)冠狀和結(jié)構(gòu)的內(nèi)部是一片高地,比圈外的地面高了不少,怎么看怎么像是翹邊的比薩餅。 到現(xiàn)在為止,金星上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了500多個(gè)這種冠狀地形,也叫冕狀地形。現(xiàn)在科學(xué)家們認(rèn)為,應(yīng)該是地幔柱給燙出來(lái)的。
總而言之,金星這種地表模式叫“停滯蓋層”,我們地球叫做“板塊運(yùn)動(dòng)”。這就是金星和地球最大的區(qū)別,那為啥金星就沒(méi)有板塊呢?一般來(lái)講有幾個(gè)說(shuō)法,首先是金星北表面太熱了,地球這種冷脆表面更容易破裂。其次是金星沒(méi)發(fā)育出軟流圈,地下必須有個(gè)能流動(dòng)的巖漿層,這個(gè)板塊才能漂得起來(lái)嘛。同時(shí),地球上水多,水也起著潤(rùn)滑的作用。這些條件,金星上都不具備。 當(dāng)然啦,我們地球的早期,其實(shí)和金星也很相似,板塊也不是一開始就有的,也是在行星演變過(guò)程之中,后來(lái)慢慢長(zhǎng)出來(lái)的。 結(jié)合上次我們講到的內(nèi)容。金星由于某種原因,導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)極其緩慢,所以,內(nèi)部很難產(chǎn)生磁場(chǎng),這一點(diǎn)是對(duì)金星最不利的因素了。第二個(gè)不利因素就是沒(méi)有板塊的運(yùn)動(dòng),這一點(diǎn)也很重要。這兩條幾乎是就是最致命的因素了。更倒霉的是,金星上火山還特別多。 首先是沒(méi)有磁場(chǎng),導(dǎo)致太陽(yáng)風(fēng)高能粒子可以長(zhǎng)驅(qū)直入。金星早期的成分和早期的地球也是差不多的,也是有水的。高層大氣之中的水蒸氣在紫外線照射之下會(huì)分解成氫原子和氧原子,氫原子的質(zhì)量太小了,遇上高能帶電粒子砸過(guò)來(lái),基本上就跟打保齡球差不多,氫原子會(huì)被加速到逃逸速度,脫離金星的引力,逸散到太空里。 現(xiàn)在金星大氣之中還有極微量的氫,主要是氫元素的同位素氘,金星大氣之中的氫氘比要比地球高了150倍。氘原子核因?yàn)槎鄮Я艘粋€(gè)中子,比較重,不太容易被砸跑。因此,久而久之,氫和氘的比例就會(huì)越來(lái)越懸殊。從這一點(diǎn)也能大致推斷出氫元素是從什么時(shí)候開始逸散的。 氫跑了,氧缺了氫,也無(wú)法組成水了。氧氣很活潑,很容易就和其他物質(zhì)組成化合物?;鹕皆诓粩嗟乇l(fā),帶來(lái)了大量的二氧化碳,二氧化硫,還有一部分水,但是水的補(bǔ)充兩始終趕不上逸散的量。所以,金星上的水也就越來(lái)越少了。
缺了水,麻煩就更大了。二氧化碳無(wú)法溶解在水里,無(wú)法被吸收。所謂的巖石風(fēng)化吸收二氧化碳,就是硅酸鹽變成碳酸鹽的過(guò)程,這樣的話,二氧化碳就被吸收固定成了石頭??諝庵械亩趸季蜕倭耍沁@個(gè)過(guò)程離不開水幫忙,二氧化碳不溶解在水里,形成不了碳酸。其實(shí)板塊運(yùn)動(dòng)也是一個(gè)回收碳元素的過(guò)程,碳酸鹽被板塊帶到了地下深處。不知道再過(guò)多少年,才能有出頭之日。 就這么年復(fù)一年,日復(fù)一日的惡性循環(huán),金星上的二氧化碳在大氣之中不斷的積累直到完全熱失控為止。金星也變成了一顆地獄一般的行星。 種種跡象表明金星從很早期開始,水分就已經(jīng)丟的差不多了。所以金星上是不可能存在液態(tài)海洋的。按這一派的說(shuō)法是從頭到尾都沒(méi)有存在過(guò)。但是另一派人不同意這種說(shuō)法。他們注意到金星自轉(zhuǎn)的速度實(shí)在是太慢了,早期大氣也應(yīng)該是差不多的。轉(zhuǎn)得這么慢,不太容易產(chǎn)生地轉(zhuǎn)偏向力,金星的大氣對(duì)流和我們地球完全不是一回事兒。 我們地球上因?yàn)橛械剞D(zhuǎn)偏向力的存在,所以從高壓區(qū)往低壓區(qū)刮出的風(fēng)都根本沒(méi)有辦法走直線,一邊兒走,一邊兒轉(zhuǎn)圈圈。這就導(dǎo)致我們地球上出現(xiàn)了幾個(gè)氣候帶。這幾層圈圈就像齒輪套齒輪一樣一層層咬合??墒墙鹦寝D(zhuǎn)的如此之慢。從高壓區(qū)吹向低壓區(qū)的風(fēng)基本上是走直線的,人家根本就不拐彎兒。 另外我們還要考慮一種問(wèn)題,那就是正因?yàn)榻鹦莻鞯奶貏e慢,所以它的陽(yáng)面兒在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都是陽(yáng)面,陰面兒在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都是陰面,這正反兩面的巨大溫差就導(dǎo)致陽(yáng)面和陰面兒之間的空氣流動(dòng)才是主流。這個(gè)流動(dòng)過(guò)程依然是不怎么拐彎兒的。 所以,按照科學(xué)家的推算,金星上會(huì)在陽(yáng)面形成大量云層。這些云層可以擋掉大部分太陽(yáng)光。地表溫度也就沒(méi)那么高了。所以還是有可能存在液態(tài)海洋的。當(dāng)然啦,這也只是一種模擬計(jì)算。參數(shù)稍微改一改,結(jié)果就完全不一樣了。 那么這兩種說(shuō)法該如何判斷呢?那就需要在金星上去找一找,有沒(méi)有殘存的碳酸鹽。當(dāng)然啦,我們對(duì)金星的探測(cè)到現(xiàn)在也只能隔靴搔癢,因?yàn)榻鹦黔h(huán)境太惡劣,著陸器壽命太短了。不可能像火星那樣,派個(gè)小車上去溜達(dá)好幾年,到處取樣,進(jìn)行分析,甚至連安裝星振儀都做不到。 我們了解地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu),靠的就是地震波,這檔子事兒以前我們都講過(guò)。我們可以在月球上安裝月震儀,也可以在火星上安裝火震儀。唯獨(dú)沒(méi)辦法安裝金震儀。因?yàn)樘綔y(cè)星球的地震必須長(zhǎng)期守株待兔,存活時(shí)間要長(zhǎng)。你不能著陸兩個(gè)鐘頭就死啊。正因?yàn)榻鹦堑男钦駭?shù)據(jù)缺失,有關(guān)金星內(nèi)部的結(jié)構(gòu),只能靠猜,靠模擬計(jì)算了。
麥哲倫號(hào)之后,人類又發(fā)射了不少金星探測(cè)器,但是大部分不是順道路過(guò),就是到此一游。正經(jīng)八百進(jìn)入環(huán)繞軌道的并不多。比較經(jīng)典的,就是歐空局的金星快車,這顆探測(cè)器是個(gè)環(huán)繞器,2005年發(fā)射,主要工作是研究金星的大氣層。這顆探測(cè)器是用俄羅斯的聯(lián)盟火箭從拜科努爾航天中心發(fā)射的。那年頭俄羅斯和歐洲合作還很緊密?,F(xiàn)在是想也別想了,當(dāng)初設(shè)想的一系列后續(xù)探測(cè)計(jì)劃,現(xiàn)在也一直在地上等著排隊(duì)呢。 金星快車有幾項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn),改變了大家的認(rèn)知,金星的兩極地區(qū)都有非常巨大的氣旋存在。其實(shí)地球也是有極地渦旋的,只是不像金星這么奇葩。金星的南極地區(qū)是個(gè)雙渦旋,兩個(gè)氣旋挨在一起。這可真夠奇怪的。
如果沒(méi)有地轉(zhuǎn)偏向力,也就不會(huì)有氣旋,現(xiàn)在的金星高層大氣的旋轉(zhuǎn)和金星本身的旋轉(zhuǎn)完全是各走各的。所以大氣層旋轉(zhuǎn)還是可以產(chǎn)生地轉(zhuǎn)偏向力的,所以也可以產(chǎn)生持續(xù)長(zhǎng)久的氣旋。對(duì)了,就金星全球的大氣環(huán)流來(lái)講,曬太陽(yáng)那一面很規(guī)則。但是背光面大氣就開始不老實(shí)了,開始亂流。這也是比較奇葩的一點(diǎn)。后來(lái)大家發(fā)現(xiàn),背光面的地理形狀會(huì)影響到大氣的流動(dòng)。 當(dāng)然啦,對(duì)比一下麥哲倫號(hào)和金星快車的數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)金星的自轉(zhuǎn)速度慢了6分半,相差16年,就能慢個(gè)6分半,這個(gè)降速有點(diǎn)夸張。不過(guò)呢,金星高層大氣的轉(zhuǎn)速倒是變快了。 金星大氣的古怪之處很多,比如說(shuō),在125公里的高空,金星大氣層的溫度是零下175度,這個(gè)溫度相當(dāng)?shù)牡?,比地球上任何地方的氣溫都要低,大家也都想不通,下邊熱得要死,上邊是冷得要死,在這么低的溫度下,甚至可能會(huì)飄下干冰組成的雪花。 對(duì)了,金星表面100公里的高空也存在臭氧層。高度差不多是地球臭氧層高度的4倍,濃度僅僅達(dá)到地球臭氧層的1%。同時(shí),金星快車也發(fā)現(xiàn),到現(xiàn)在為止,金星的水分依然在流失。盡管本來(lái)就沒(méi)剩下多少水。金星快車探測(cè)器也發(fā)現(xiàn),金星存在一個(gè)巨大的電場(chǎng),電壓可以達(dá)到10伏特。地球和火星基本上沒(méi)發(fā)現(xiàn)電場(chǎng)。這一點(diǎn)也可能導(dǎo)致水分的流失加速。 金星快車還用高靈敏度的多光譜相機(jī)對(duì)表面進(jìn)行了掃描,利用紅外線數(shù)據(jù),就能測(cè)出表面溫度的微小差異。通過(guò)和可見光,以及紫外線數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì),就可以測(cè)出化學(xué)成分??梢耘袛喑鰩r漿層的新舊程度。通過(guò)對(duì)重點(diǎn)地區(qū)的掃描,發(fā)現(xiàn)這里的巖漿還沒(méi)有完全風(fēng)華,說(shuō)明它們還很年輕呢,也就有個(gè)幾千歲到幾萬(wàn)歲吧。這個(gè)時(shí)間對(duì)于太陽(yáng)系來(lái)講,已經(jīng)很近了。金星的火山依然還活躍。 金星快車曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)某一地區(qū)的溫度突然升高,到底是不是正好碰上火山噴發(fā),這也不好說(shuō)。另外,金星高層大氣之中的硫含量也突然發(fā)生過(guò)波動(dòng),也不知道這跟火山爆發(fā)能否產(chǎn)生聯(lián)系。反正這都是間接證據(jù),不那么直接,但是也能說(shuō)明金星現(xiàn)在還很活躍。
金星快車足足工作了10年,算是一個(gè)很長(zhǎng)壽的探測(cè)器了。日本也發(fā)射了幾個(gè)金星探測(cè)器,都不大,有些是飛掠而過(guò)的,只有破曉號(hào)是環(huán)繞器,這個(gè)探測(cè)器是2010年發(fā)射的,日本人手比較糙,這個(gè)探測(cè)器入軌失敗,成了一個(gè)環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)行的人造行星。這個(gè)探測(cè)器只能傻乎乎的繞著太陽(yáng)飛了5年,才有機(jī)會(huì)再一次和金星相遇,這次日本人倒是沒(méi)有掉鏈子,發(fā)動(dòng)機(jī)反推了20分鐘,總算是進(jìn)入了環(huán)繞金星的軌道。 當(dāng)然啦,白白浪費(fèi)了5年時(shí)間,機(jī)器上的儀器也是有壽命的,有幾臺(tái)相機(jī)工作了1年,就壞了,只能關(guān)掉,其他的幾臺(tái)相機(jī)工作到了2021年,再此之后,還有一些其他的數(shù)據(jù)發(fā)回來(lái),一直到2024年的5月29號(hào),破曉號(hào)徹底沒(méi)信號(hào)了,任務(wù)壽終正寢。 未來(lái)還有幾顆金星探測(cè)器要發(fā)射,比如印度的舒克拉雅號(hào),這東西也要往金星大氣層里扔氣球,不過(guò)我不太看好三哥的水平。接下來(lái)就是俄羅斯的金星-D探測(cè)器了,本來(lái)計(jì)劃是2020年發(fā)射,現(xiàn)在推到了2026年了,上邊還有幾樣儀器是來(lái)自西方的,現(xiàn)在估計(jì)是夠嗆了。家里打仗,哪有這閑錢呢? NASA倒是有錢,他們安排了2次金星任務(wù),真相號(hào)是去畫地圖的,分辨率要比現(xiàn)在的還高才行。達(dá)芬奇號(hào)是帶著陸器的,美國(guó)人還沒(méi)怎么玩過(guò)金星著陸器。再下一枚探測(cè)器是歐空局的展望號(hào),它的工作也是畫地圖。美國(guó)人畫得,歐洲人畫不得?重復(fù)建設(shè)怎么啦? 到此為止,金星探測(cè)器系列就徹底o(hù)ver啦,下次我們就來(lái)繼續(xù)講火星探測(cè)。我們下次再說(shuō)。 |
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