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金星宜人環(huán)境為何會(huì)一夜間消失?科學(xué)家找到的答案顛覆認(rèn)知!

 星辰大海種花家 2020-09-29

一直以來(lái)科學(xué)家對(duì)金星現(xiàn)在如此惡劣的條件都充滿好奇,因?yàn)樗翘?yáng)系里條件最差的行星,沒有之一,它甚至比更靠近太陽(yáng)的水星還要熱,溫度達(dá)到465℃,90個(gè)大氣壓,比熱電廠超臨界鍋爐都要高!

科學(xué)家一直都很確信金星曾經(jīng)和地球一樣是個(gè)宜居行星,但為什么會(huì)這樣?科學(xué)家提出了N種可能,但沒有一種模型能完美演繹到現(xiàn)在的狀態(tài),最近在預(yù)印本期刊arXiv網(wǎng)站上發(fā)表的一篇論文顯示,木星在太陽(yáng)系初期的軌道異動(dòng)導(dǎo)致了金星目前的條件!

木星的軌道異動(dòng)為何會(huì)影響金星?

木星那么遠(yuǎn)會(huì)影響金星嗎?其實(shí)這個(gè)問(wèn)題有點(diǎn)復(fù)雜,我們先給出答案!

  • 木星的軌道移動(dòng),金星躺槍!

金星有太陽(yáng)系內(nèi)最圓形的公轉(zhuǎn)軌道,它的離心率僅為0.007,幾乎就是一個(gè)正圓形,連庇護(hù)人類的地球軌道偏心率都高達(dá)0.0167086,大約金星的2.4倍,金星按和太陽(yáng)之間的距離算,金星仍然處在太陽(yáng)系宜居帶的熱邊緣,原先認(rèn)為金星變成像現(xiàn)在那樣高溫高壓的地獄是溫室效應(yīng)失控!

那么到底是什么原因?qū)е聹厥倚?yīng)失控呢?斯蒂芬·凱恩(Stephen R. Kane)和帕姆·弗沃特(Pam Vervoort)以及喬納森·霍納(Jonathan Horner)與弗朗西斯科·J·波蘇埃洛斯(Francisco J.Pozuelos)認(rèn)為,木星的軌道遷移導(dǎo)致了金星曾經(jīng)在一個(gè)橢圓軌道上公轉(zhuǎn)了很久!

這個(gè)軌道的離心率達(dá)到了0.3,這比水星的離心率0.206還大1.5倍,這將使得金星的近日點(diǎn)更靠近太陽(yáng),盡管這并不會(huì)金星向太陽(yáng)掉落,但事實(shí)上改變的事情就多了,因?yàn)榻拯c(diǎn)時(shí)獲得的超量輻射會(huì)使金星海洋大量蒸發(fā),變成水蒸氣充斥大氣層,而水蒸氣是一種極佳的溫室效應(yīng)氣體,使得金星在遠(yuǎn)日點(diǎn)時(shí)仍然保持了足夠的高溫,結(jié)果這個(gè)惡性循環(huán)將金星推入了萬(wàn)劫不復(fù)的境地!

早在2005年時(shí)法國(guó)尼斯天文臺(tái)4位天文學(xué)家就發(fā)表過(guò)一篇論文,認(rèn)為木星在誕生初期軌道并非在現(xiàn)在的位置上,而是要更遠(yuǎn)一些,后來(lái)才漸漸遷移到到現(xiàn)在軌道,因此木星軌道的變動(dòng)導(dǎo)致了太陽(yáng)系引力的重新平衡,大量柯伊伯帶的彗星被擾動(dòng),給太陽(yáng)系內(nèi)帶來(lái)了一個(gè)新的大轟炸時(shí)期!

這四位天文學(xué)家認(rèn)為地球上的水就是第二次大轟炸時(shí)期帶來(lái)的,他們的理論簡(jiǎn)單暴力直接,不過(guò)也確實(shí)有些道理,那么木星為什么會(huì)不到變動(dòng)呢?這里我們必須得來(lái)了解軌道共振和提丟斯-波得定則!

提丟斯-波得定則

地球到太陽(yáng)的平均距離是1.5億千米,我們將這個(gè)距離成為一天文單位,因?yàn)樵谔?yáng)系內(nèi)時(shí)用千米來(lái)做單位,那數(shù)字實(shí)在是太龐大了!天文單位則可以明顯的比較出這些行星距離太陽(yáng)的遠(yuǎn)近!以下時(shí)行星和太陽(yáng)之間的距離,用天文單位來(lái)表示:

水星:0.4AU 金星:0.7AU

地球:1AU 火星:1.6AU

行星和太陽(yáng)之間的距離遵循一個(gè)非常奇特規(guī)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年時(shí)德國(guó)一位大學(xué)教授約翰·達(dá)尼拉·提丟斯發(fā)現(xiàn)了這個(gè)規(guī)律,當(dāng)柏林天文臺(tái)的臺(tái)長(zhǎng)約翰·波得了解到提丟斯的研究成果時(shí),也覺得很神奇,因此將這個(gè)規(guī)律歸納成了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式:

提丟斯-波得定則

盡管赫歇爾是在1781年才發(fā)現(xiàn)天王星,不過(guò)赫歇爾并沒有利用提丟斯-波得定則來(lái)輔助發(fā)現(xiàn)天王星!真正在行星發(fā)現(xiàn)上立下功勞的是海王星的發(fā)現(xiàn),由于天王星軌道觀測(cè)和實(shí)際計(jì)算差值比較大,因此天文學(xué)家都懷疑在天王星外還有一顆行星,但這個(gè)范圍太大了,不過(guò)提丟斯-波得定則可以大致框定一個(gè)搜尋范圍,而天王星的發(fā)現(xiàn)被法國(guó)工藝學(xué)院的數(shù)學(xué)老師勒維耶拔得頭籌!

提丟斯-波得定則和實(shí)際觀測(cè)值的誤差

提丟斯-波得定則是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式,但它在海王星以內(nèi)的誤差小到了令人發(fā)指的程度,為什么會(huì)這樣?

為什么行星軌道會(huì)符合提丟斯-波得定則

行星之間引力互相影響的軌道共振是提丟斯-波得定則的解釋,這種模式在行星和衛(wèi)星間都普遍存在!當(dāng)軌道上的天體周期有整數(shù)比時(shí),定期施加的引力將互相影響,這種軌道共振模式極大的增加了天體之間的軌道,即它們能夠改變或限制對(duì)方的軌道。在大多數(shù)的情況下,這將導(dǎo)致“不穩(wěn)定”的互動(dòng),在其中的兩者互相交換動(dòng)能和轉(zhuǎn)移軌道,直到共振不再存在!

智神星與木星之間接近18:7的共振,木星(在左上角的粉紅色橢圓環(huán))平穩(wěn)的類似固定不動(dòng)。

比如木星的衛(wèi)星木衛(wèi)三和木衛(wèi)二以及木衛(wèi)一就存在1:2:4的軌道共振,冥王星和海王星之間的2:3共振,土星內(nèi)側(cè)衛(wèi)星不穩(wěn)定共振造成了土星環(huán)之間的空隙!

早期金星是否誕生過(guò)文明?金星未來(lái)還有救嗎?

如果將地球生命誕生過(guò)程普適化的話,金星應(yīng)該沒有理由在那么短的時(shí)間內(nèi)誕生生命,因?yàn)檫@個(gè)軌道遷移事件應(yīng)該在地球生命誕生以前就完成了,所以金星即使存在過(guò)生命,它們應(yīng)該也是在最為低級(jí)的狀態(tài),甚至還停留在RNA的階段!

金星在自然狀態(tài)下是無(wú)法恢復(fù)到宜居行星了,除非將它拖拽到更遠(yuǎn)的位置或者降低金星大氣層二氧化碳濃度,不過(guò)前陣子金星上磷化氫發(fā)現(xiàn)倒是一個(gè)非常有趣的話題,因?yàn)檫@種氣體產(chǎn)生的對(duì)象非常有可能是有機(jī)生命體!

另外哈佛大學(xué)天文系主任勒布則同他的學(xué)生提出,這種生命可能是進(jìn)入地球大氣層的小行星被彈回太空的小行星帶到了金星,當(dāng)然這種可能性是極小的,另外也有網(wǎng)友指出,上世紀(jì)六七十年代,美蘇都向金星發(fā)射了探測(cè)器,是不是這些探測(cè)器帶過(guò)去的?

阿維·勒布,哈佛大學(xué)天文系主任

當(dāng)然這也有可能,但一般的情況是為避免污染行星,探測(cè)器在出發(fā)前都會(huì)做無(wú)菌化處理,而且從金星發(fā)現(xiàn)磷化氫的比例看,進(jìn)行大氣層里的這種微生物的比例還不少,短短幾十年是不會(huì)有那么大規(guī)模的,所以金星生命到現(xiàn)在依然是個(gè)謎,不過(guò)NASA將于2026年向金星發(fā)射穿越大氣層的探測(cè)器,到時(shí)候也許將解開謎題!

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