科学|金星宜人环境为何会一夜间消失?科学家找到的答案颠覆认知!
一直以来科学家对金星现在如此恶劣的条件都充满好奇 , 因为它是太阳系里条件最差的行星 , 没有之一 , 它甚至比更靠近太阳的水星还要热 , 温度达到465℃ , 90个大气压 , 比热电厂超临界锅炉都要高!
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科学家一直都很确信金星曾经和地球一样是个宜居行星 , 但为什么会这样?科学家提出了N种可能 , 但没有一种模型能完美演绎到现在的状态 , 最近在预印本期刊arXiv网站上发表的一篇论文显示 , 木星在太阳系初期的轨道异动导致了金星目前的条件!
木星的轨道异动为何会影响金星?
木星那么远会影响金星吗?其实这个问题有点复杂 , 我们先给出答案!
木星的轨道移动 , 金星躺枪!
金星有太阳系内最圆形的公转轨道 , 它的离心率仅为0.007 , 几乎就是一个正圆形 , 连庇护人类的地球轨道偏心率都高达0.0167086 , 大约金星的2.4倍 , 金星按和太阳之间的距离算 , 金星仍然处在太阳系宜居带的热边缘 , 原先认为金星变成像现在那样高温高压的地狱是温室效应失控!
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那么到底是什么原因导致温室效应失控呢?斯蒂芬·凯恩(Stephen R. Kane)和帕姆·弗沃特(Pam Vervoort)以及乔纳森·霍纳(Jonathan Horner)与弗朗西斯科·J·波苏埃洛斯(Francisco J.Pozuelos)认为 , 木星的轨道迁移导致了金星曾经在一个椭圆轨道上公转了很久!
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这个轨道的离心率达到了0.3 , 这比水星的离心率0.206还大1.5倍 , 这将使得金星的近日点更靠近太阳 , 尽管这并不会金星向太阳掉落 , 但事实上改变的事情就多了 , 因为近日点时获得的超量辐射会使金星海洋大量蒸发 , 变成水蒸气充斥大气层 , 而水蒸气是一种极佳的温室效应气体 , 使得金星在远日点时仍然保持了足够的高温 , 结果这个恶性循环将金星推入了万劫不复的境地!
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早在2005年时法国尼斯天文台4位天文学家就发表过一篇论文 , 认为木星在诞生初期轨道并非在现在的位置上 , 而是要更远一些 , 后来才渐渐迁移到到现在轨道 , 因此木星轨道的变动导致了太阳系引力的重新平衡 , 大量柯伊伯带的彗星被扰动 , 给太阳系内带来了一个新的大轰炸时期!
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这四位天文学家认为地球上的水就是第二次大轰炸时期带来的 , 他们的理论简单暴力直接 , 不过也确实有些道理 , 那么木星为什么会不到变动呢?这里我们必须得来了解轨道共振和提丢斯-波得定则!
提丢斯-波得定则
地球到太阳的平均距离是1.5亿千米 , 我们将这个距离成为一天文单位 , 因为在太阳系内时用千米来做单位 , 那数字实在是太庞大了!天文单位则可以明显的比较出这些行星距离太阳的远近!以下时行星和太阳之间的距离 , 用天文单位来表示:
水星:0.4AU 金星:0.7AU
地球:1AU 火星:1.6AU
行星和太阳之间的距离遵循一个非常奇特规律 , 比如水星是0.4AU , 金星=0.4AU+0.3AU , 地球=0.4AU+0.3+0.3AU , 火星=0.4AU+4*0.3AU , 1766年时德国一位大学教授约翰·达尼拉·提丢斯发现了这个规律 , 当柏林天文台的台长约翰·波得了解到提丢斯的研究成果时 , 也觉得很神奇 , 因此将这个规律归纳成了一个经验公式:
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提丢斯-波得定则
尽管赫歇尔是在1781年才发现天王星 , 不过赫歇尔并没有利用提丢斯-波得定则来辅助发现天王星!真正在行星发现上立下功劳的是海王星的发现 , 由于天王星轨道观测和实际计算差值比较大 , 因此天文学家都怀疑在天王星外还有一颗行星 , 但这个范围太大了 , 不过提丢斯-波得定则可以大致框定一个搜寻范围 , 而天王星的发现被法国工艺学院的数学老师勒维耶拔得头筹!
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提丢斯-波得定则和实际观测值的误差
提丢斯-波得定则是一个经验公式 , 但它在海王星以内的误差小到了令人发指的程度 , 为什么会这样?
为什么行星轨道会符合提丢斯-波得定则
行星之间引力互相影响的轨道共振是提丢斯-波得定则的解释 , 这种模式在行星和卫星间都普遍存在!当轨道上的天体周期有整数比时 , 定期施加的引力将互相影响 , 这种轨道共振模式极大的增加了天体之间的轨道 , 即它们能够改变或限制对方的轨道 。 在大多数的情况下 , 这将导致“不稳定”的互动 , 在其中的两者互相交换动能和转移轨道 , 直到共振不再存在!
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智神星与木星之间接近18:7的共振 , 木星(在左上角的粉红色椭圆环)平稳的类似固定不动 。
比如木星的卫星木卫三和木卫二以及木卫一就存在1:2:4的轨道共振 , 冥王星和海王星之间的2:3共振 , 土星内侧卫星不稳定共振造成了土星环之间的空隙!
早期金星是否诞生过文明?金星未来还有救吗?
如果将地球生命诞生过程普适化的话 , 金星应该没有理由在那么短的时间内诞生生命 , 因为这个轨道迁移事件应该在地球生命诞生以前就完成了 , 所以金星即使存在过生命 , 它们应该也是在最为低级的状态 , 甚至还停留在RNA的阶段!
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金星在自然状态下是无法恢复到宜居行星了 , 除非将它拖拽到更远的位置或者降低金星大气层二氧化碳浓度 , 不过前阵子金星上磷化氢发现倒是一个非常有趣的话题 , 因为这种气体产生的对象非常有可能是有机生命体!
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另外哈佛大学天文系主任勒布则同他的学生提出 , 这种生命可能是进入地球大气层的小行星被弹回太空的小行星带到了金星 , 当然这种可能性是极小的 , 另外也有网友指出 , 上世纪六七十年代 , 美苏都向金星发射了探测器 , 是不是这些探测器带过去的?
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阿维·勒布 , 哈佛大学天文系主任
【科学|金星宜人环境为何会一夜间消失?科学家找到的答案颠覆认知!】当然这也有可能 , 但一般的情况是为避免污染行星 , 探测器在出发前都会做无菌化处理 , 而且从金星发现磷化氢的比例看 , 进行大气层里的这种微生物的比例还不少 , 短短几十年是不会有那么大规模的 , 所以金星生命到现在依然是个谜 , 不过NASA将于2026年向金星发射穿越大气层的探测器 , 到时候也许将解开谜题!
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