dnf17173,两大类地行星——金星、火星与地球到底有何相似之处?,天津大学研究生院

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依据估测,金星和火星从前的环境与现在的地球是十分相似的。有依据标明,火星在几十亿年前就或许具有相似于地球相同的液态水海洋。前期的金星也很或许具有像地球相同的液态水海洋,不过因为板块中止运动,所以这样的状况继续的时刻并不持久。


金星大气层演化

经过现在对云层结构和地表地质的研讨,再结合38亿年前太阳光度添加了25%的现实,咱们由此以为金星的前期环境更像外表具有液态水的地球。在金星演化的某个阶段,它好像发作过失控的温室效应,才导致了现在的局势,也便是温室气体在大气中占主导地位。现在还不清楚金星从从前相似于地球的环境而演变为现在金星环境的详细时刻,但依据一些数据估量大约应该在40亿年前就开端发作了。失控的温室效应或许是其地表水的蒸腾和随之而来的温室气体含量的添加而构成的。因而,研讨地球气候改变的科学家们对金星的大气层状况极为重视。

在曩昔的十亿年里,地球上没有任何地质形状标明有水的存在。可是,咱们并没有任何理由能够以为金星是构成地球并在其前期前史中给予其水进程的破例,水或许是来自构成该行星的原始岩石中,也有或许是后续的彗星带来的。科学家们研讨的一同观念是,水在蒸腾之前会在地表存在大约6亿年左右,不过一些科学家有不同的观念,如大卫·格林斯潘,他以为有20多亿年之久也是合理的。

大多数科学家都以为,冥古宙纪前期的地球,其大气层或许与现在的金星大气层相似,其成分为二氧化碳,气压大约有100巴,外表温度为230℃,乃至或许还有硫酸云。直到大约40亿年前,那时候的板块结构才开端彻底起了效果,并与前期的海洋一同,将二氧化碳和硫从大气中除掉。前期的金星很或许具有像地球相同的液态水海洋,可是当金星的海洋消失时,任何板块结构都现已中止运动了。据估量,它的外表大约有5亿年的前史,因而它不会显现任何关于板块结构的依据。



艺术家的一个概念图:地球化的金星。图:Ittiz

金星的曩昔或许存在生命?

假如液态水在地球被失控的温室效应加热之前就存在于金星外表的话,那么微生物生命起源于金星也是合理的,可是这样的状况不会持久存在。据估量,液态水在后期重轰炸期间或在这之后不久或许在其外表能够存在长达6亿年左右,这样一来就有满足的时刻构成简略的陆地微生物生命,可是这个数字改变很大,或许为几百万年到几十亿年不等。不过这或许也能够为陆地微生物生命进化到空中供给满足的时刻。咱们现在对金星外表物质的剖析仍是很少,或许其外表有曩昔生命的依据。假如生命真的存在过,那么咱们有必要发射一颗探测器来突破当时金星大气层恶劣的环境而抵达其外表来寻觅生命存在过的依据。可是有一点咱们必需要清楚,便是在金星曩昔的5亿年中,其外表被“改写”了很屡次。这意味着外表不太或许保存陈旧的岩石,特别是那些含有矿物质透闪石的岩石,从理论上讲,它们或许包含一些生物特征。

火星的大气层

科学家们以为,火星的大气层在其整个生命进程中都发作了改变,有依据标明,火星在几十亿年前就或许具有相似于地球相同的液态水海洋。正如火星海洋假说那样,如今火星外表的大气压力仅超越最低海拔的三相水点(611帕)中;在较高海拔的水只能以固体或蒸气方式存在。地表的年平均温度现在小于210K(63°C;82°F),显着低于坚持液态水所需的温度。可是,在火星的前期前史中,火星或许存在更有利于坚持液态水的条件。在2013年,一支科学家小组提出,数十亿年前,火星从前具有“富含氧气”的大气层。

前期较厚的火星大气层大气逃逸的或许原因包含

l太阳风逐步克扣大气层。 2015年11月5日,从NASA宣告的MAVEN数据能够看出,在太阳风暴期间,其对火星大气层的腐蚀有显着添加的趋势。 这种改变发作在大约42到37亿年前之间,因为当行星的内部发电机冷却时,全球磁场的屏蔽效应消失了。

l灾难性的碰击,一个大到足以吹走大部分大气层的天体;

l因为火星的低重力,大气的物质很简单逃逸到太空中。



火星逃逸的大气成分 - 碳,氧,氢 - 由MAVEN紫外光谱仪制成。图:NASA/Univ. of Colorado

火星海洋假说

火星海洋假说以为,在行星的前期地质前史中,火星外表近三分之一被液态水海洋所掩盖。这假定的古代海洋,称为Oceanis Borealis或许在约41-38亿年前存在于现在的北方大平原。这个区域坐落行星高度平均值以下4-5公里处。 这个海洋的依据包含相似于古代海岸线的地舆特征,以及火星土壤和大气的化学特性。前期的火星或许有较现在温暖的气候和较厚的大气层,以供给液态水可在火星外表存在的环境。



艺术家依据地质数据对古代火星及其海洋的模拟图,图:Ittiz

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