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金星高层大气远比想象复杂 存明显温度变化(图)

来源:新浪科技       更新时间:2011-10-2 10:12:46
 
后,金星上几乎所有的水都已经散失殆尽了,因此你也不能指望会有任何飓风或者暴雨来给你降降温。”

  然而,根据最新一项由美国宇航局及其国际合作伙伴们进行的研究项目显示,在更高的海拔上,金星的高层大气却显示出了更加复杂的模式。研究小组利用望远镜发现在红外波段中观察时,在金星上空大约110公里远离令人窒息的云层上方,金星大气中间层和热层区域里寒冷,洁净的空气中正发生一些不同寻常的事件。

  美国宇航局戈达德空间飞行中心的特雷多·卡斯托克(Theodor Kostiuk)博士说:“尽管在这些高海拔上,金星极地上空的空气温度一般总会低于赤道上空空气的温度,但是偶尔极地上空的温度会变得较为温暖。”他说:“在地球上,有一个被称之为‘哈德利环流’的气流循环模式存在于赤道与两极之间:赤道地区上空的空气受热膨胀上升并向两极运动,最后在极地变冷下沉回到赤道,从而构成完整循环。由于近地面的大气密度较高,从上空下沉的气流会被压缩并因此升温。然而我们在金星上看到了恰好相反的进程。另外,尽管金星上各处的温度相当均衡,但是在中间层-热层范围内,我们发现在金星低纬度地区上空,短短几个地球日内就会出现幅度达到30度的温差变化。金星的极地地区上空高层大气环境相对稳定,但是仍然纪录到幅度达到15度左右的变化。”

  卡斯托克和莱文古德参与撰写的这一论文已经发表在了7月23日出版的在线版《伊卡鲁斯》杂志上。来自德国科隆大学的吉多·索纳本德(Guido Sonnabend)博士是论文的第一作者,他说:“金星大气的中间层和热层非常活跃,由太阳热量和东西方向纬向风带相互竞争。可能正是这一点导致了局地的温度变化以及随时间出现的起伏。”

  根据研究小组的观点,这种出现于金星高层大气中的温度起伏有着诸多可能的原因。金星大气中不同海拔高度上的全球性气流会引发扰动,其运行时速超过320公里,且方向各自相反。这会导致不同高度间气流的热量交换,并进而导致高层大气温度状况发生相应的变化。另外,在金星极地存在的巨型气旋也可以产生扰动,并造成气压值的改变并进而引发温度变化。

  除此之外,由于小组所研究的金星大气层面位于其浓密的云层上方,因此这里的温度环境也会受到日夜转变时太阳光照强度改变的影响,而从赤道到两极纬度逐渐增加也会对此产生相应的影响。事实上金星的这一大气圈层海拔已经足够高,它甚至会受到太阳活动周期变化的影响,如太阳耀斑爆发或者日冕物质抛射事件(CME)等等。

  长期观察显示,金星上层大气表现出以日,周,乃至以十年为长度单位的变化。1990年至1991年间测量的温度数值显示当时要比2009年时温暖一些。同样的,在2007年使用戈达德空间飞行中心的“行星风带和组成外差震荡设备”(HIPWAC)金星的观测则发现当年金星赤道地区的温度也要比2009年的数值显得温暖一些。科学家们表示,既然现在已经确认发现金星高层大气中存在着变化,那么便需要在未来进行更多的观测来确定究竟是哪些因素在不同的时间尺度上影响着金星的高层大气环境。

  卡斯托克说:“除了这些变化之外,我们还发现在这一高度上,依据现有主流模型,即‘金星大气国际参考模型’计算得到的温度数值要低于实测数值。这就意味着我们还有很多工作要做,用以对现有的金星大气循环模型进行相应修正。”

  很多时候人们喜欢将金星比作是地球的姐妹,因为它们两者大小相当,很多地方也具有相似之处,但是现在的两颗行星却已经大相径庭,完全走上了两条不同的道路。那么为什么当初如此相似的两颗行星竟会得到如此迥异的结局?科学家们相信对于金星的研究将最终帮助我们进行对比反思,更好地理解地球大气的演化历史,了解为什么地球今天可以如此生机勃勃,而金星上却成了一片死亡的沙漠?

  小组此次对金星高层大气中的风速和温度数值进行了测量,使用的方法是借助望远镜观察金星大气中的二氧化碳分子在太阳光照下被激发产生的红外光辐射。红外光肉眼看不到,但是我们可以以热量的形式表达它的存在,经过特殊设计的仪器却可以非常灵敏地在红外波段进行探测工作。

  研究小组将他们活的的观测数据与1990年~91年期间戈达德中心得到的数据,以及2009年美国宇航局夏威夷红外望远镜获得的数据进行了对比研究,得到了相应的结果。(晨风)

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