研究终于发现金星上的一座活火山

【菜叶百科解读】

　　基于麦哲伦雷达数据拍摄的金星上马阿特蒙斯的透视图。Credit: NASA/JPL

　　据美国物理学家组织网 cy David Rothery, The Conversation：金星的大小、质量和密度几乎与地球相同。因此，它应该以与地球相同的速度在其内部产生热量通过放射性元素的衰变。在地球上，热量泄漏的主要方式之一是通过火山爆发。平均每年至少有50座火山爆发。

　　但是，尽管我们已经观察了几十年，直到现在，我们还没有看到金星上火山爆发的清晰迹象。阿拉斯加大学费尔班克斯分校的地球物理学家罗伯特·赫里克进行了一项新的研究，他在休斯顿的月球和行星科学会议上报告了这项研究，并发表在《科学》杂志上，这项研究最终发现了金星上的一座火山。

　　研究金星的表面并不简单，因为它有一个稠密的大气层，包括45-65公里高度的完整云层，这对大多数波长的辐射都是不透明的，菜叶说说，包括可见光。从云层上方获得地面详细视图的唯一方法是通过轨道航天器向下发射的雷达。

　　一种被称为孔径合成的技术被用于构建表面的图像。这结合了从地面反弹回来的雷达回波的不同强度——包括传输和接收之间的时间延迟，加上频率的轻微变化，对应于航天器是靠近还是远离特定回波的来源。由此产生的图像看起来很像黑白照片，只是较亮的区域通常对应于较粗糙的表面，较暗的区域对应于较光滑的表面。

　　2016年12月，日本晓号宇宙飞船在紫外光下看到的金星。看不到表面。Credit: ISAS/JAXA

　　美国宇航局的麦哲伦探测器从1990年8月到1994年10月围绕金星飞行，并使用这种雷达技术以最高约100米的空间分辨率绘制了这颗行星的表面。它表明超过80%的表面被熔岩流覆盖，但最近最年轻的熔岩流是如何爆发的，以及今天是否会继续爆发，在接下来的三十年里仍然是一个谜。

　　有各种各样的迹象表明，宇宙飞船窥视着云层，有时还穿过云层——这表明那里的岩石如此年轻，以至于它们的矿物质尚未因与酸性大气的反应而改变，新喷发的熔岩也是如此。还探测到了可能与活跃熔岩流相对应的热异常，大气中二氧化硫浓度的暂时局部波动也是如此——这是火山爆发的另一个潜在迹象。但是这些都不完全令人信服。

　　发现火山喷口

　　140公里宽的麦哲伦雷达金星图像显示熔岩流明亮，因为它们是粗糙的已经开始侵占一个古老的撞击坑。Credit: NASA/JPL

　　这项新的研究现在似乎已经解决了这个问题，揭示了地表的变化确实是火山活动的结果。作者花了数百个小时比较麦哲伦雷达拍摄的金星部分图像，这些图像已经拍摄了不止一次，以寻找表面新的或变化的特征。

　　他们把注意力集中在最有希望的火山地区，最终发现了一个例子，1991年10月记录的图像细节与同年2月的图像细节不同。他们所看到的变化最好解释为那段时间内的火山爆发。

　　使用雷达图像来验证表面变化是很棘手的，因为即使是不变的表面，其外观也会因表面坡度和观察方向的不同而不同。然而，研究人员进行了模拟，以验证观察到的变化不是由这些事情引起的。

　　1991年2月和10月，Maat Mons山顶北部的活火山喷口特写。在这两个日期之间，火山口扩大并改变了形状，新的熔岩流似乎出现了。Credit: NASA/JPL

　　成对的图像显示了一个最初近圆形的火山口，直径约1.5公里，在2月至10月间向东延伸，面积扩大了一倍。它也变得更浅，作者认为火山口是一个部分坍塌的火山喷口，在10月份大部分被新的熔岩填充。

　　也可能有新的熔岩流沿着斜坡向下延伸几公里，到达火山口的北部，这些熔岩流要么淹没了火山口边缘，要么从相关的裂缝中泄漏出来。这座活火山口高高地坐落在玛特蒙斯上，它是金星上最大的火山之一，其山顶高出周围平原5公里。

　　未来的任务

　　大多数行星科学家已经预计金星会有火山活动。现在人们关注的焦点肯定会转向金星上火山爆发的频率和地点。最令人惊讶的是，有人花了这么长时间才找到表面变化的证据，这些证据已经潜伏在麦哲伦数据中30年了。

　　马特蒙斯。箭头指向1991年爆发的火山喷口的位置，它太小了，以这样的比例显示不出来。Credit: NASA/JPL

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