科學家在實驗室里復制金星上的環(huán)境
據(jù)國外媒體報道,科學家正努力在實驗室里復制金星上的環(huán)境,以便更好的解讀從這顆行星獲取的地表和大氣數(shù)據(jù)。對于金星環(huán)境演化過程的研究將有助于外空生物學家更好地理解地球的氣候系統(tǒng),以及巖石行星的可居住性?茖W家通過分析行星光譜,可以獲取有關這一行星大氣和表面的信息。光譜是不同物質(zhì)對于光線反射或吸收程度的不同。通過分析這些不同,科學家可以 反推出每一種光譜特征代表的是何種物質(zhì)或環(huán)境。 然而,當科學家們對金星的光譜金星分析時卻遇到了麻煩——金星是太陽系中溫度最高的行星,這嚴重影響了數(shù)據(jù) 的解讀。 金星和地球常常被譽為太陽系里的雙胞胎,因為他們質(zhì)量、大小,甚至位置都最為接近。但是金星這顆距離太陽第二近的大行星顯然和地球走了完全不同 的演化道路。如今,金星地表炙熱難耐,溫度高達480攝氏度,而其表面壓力也高達90倍地球大氣壓強。這樣惡劣的環(huán)境讓科學家了解其低空大氣和地表信息的 努力困難重重。 “遙感,尤其是紅外線觀測,使我們得以穿透云層,看到大氣的最深處以及金星表面,”哈肯·思維漢姆(Hakan Svedhem)說,他是歐空局金星快車探測器的項目科學家!霸诘厍蛏,我們了解大氣中的吸收線,因此我們可以進行相應的計算。然而金星上的極端高溫高 壓讓觀測變得非常復雜。我們不清楚這樣的環(huán)境會對光譜線造成何種影響,在這種情況下,我們不可能精確的解譯這些光譜數(shù)據(jù)! 為了突破這一數(shù)據(jù)分析瓶頸,來自歐洲幾個國家的科學家聚集到一起。他們計劃在實驗室重現(xiàn)金星上的極端環(huán)境,并就其對光譜數(shù)據(jù)產(chǎn)生的影響進行分析。這些數(shù)據(jù)來自歐空局金星快車探測器搭載的設備,比如可見光與紅外線熱成像分光計(VIRTIS)。 在位于德國柏林的行星輻射實驗室內(nèi),研究人員赫爾伯特(Joern Helbert)和他的同事們試著將巖石和塵埃加熱至500攝氏度。隨著溫度上升,這些物體開始發(fā)光,開始是在紅外波段,接著是在可見光波段。因為不同物 質(zhì)在不同波段的輻射強度不同,這些差異可以被用來辨別行星表面不同的巖石類別。 “高溫改變了物質(zhì)內(nèi)部結構,因此一些變得更亮,另一些則變得更暗,”赫爾伯特說!拔覀冄芯窟@一課題已有三年時間,我們使用一種特質(zhì)的裝置,將 樣品在一個不銹鋼容器內(nèi)加熱。這讓我們得以迅速加熱樣品并穩(wěn)定地保持這樣的溫度。我們已經(jīng)在實驗室對玄武巖、赤鐵礦和花崗巖的光譜進行了分析,我們可以用 這些數(shù)據(jù)與VIRTIS的數(shù)據(jù)進行比對。” 有了這些新的實驗室數(shù)據(jù),赫爾伯特的小組希望得以了解金星上的礦物分布以及地質(zhì)歷史的信息,包括近10億年以來不斷發(fā)生的巖漿噴涌現(xiàn)象,巖漿的大量涌出導致金星的整個地表被不斷的改觀。 對一個以二氧化碳為主的大氣層的理解是另一個挑戰(zhàn)。金星的低空大氣可能是一個燜燒鍋,溫度甚至高于家用壁爐的兩倍。而金星地表反射的光線則必須經(jīng)過這層致密而超高溫的氣體層才能抵達金星快車上的觀測設備。 二氧化碳困住了絕大部分來自地面的紅外輻射,這造成了失控的溫室效應。但是其光學機理仍然沒有被完全理解,尤其是在某些波段,金星大氣層幾乎是 透明的?茖W家們希望理解大氣層是如何吸收來自地面的輻射的,以及在哪些波段對金星低空大氣和表面金星觀測是最清晰的。只有這樣,科學家們才有可能真正理 解獲取的光譜數(shù)據(jù)并正確解譯,也才能揭示更多金星濃密大氣覆蓋下表面的細節(jié)和秘密。 |