揭开金星大气层的神秘面纱

强调地球与邻居金星之间的巨大差异,新的研究显示了Venusian气氛的电荷层中的巨型孔,称为电离层。

这些观测结果指向了一个比以前认为的更复杂的磁性环境,这反过来有助于我们更好地了解这颗临近的岩质行星。

Planet Venus,具有厚厚的气氛,由二氧化碳,其炎热的表面和大部分压力在几个小时内被粉碎,提供科学家们有机会研究一个非常外国的星球。这些神秘的洞提供了额外的线索,以了解金星的气氛,行星如何与太阳风的恒定的持续冲击,甚至可能在核心深处潜伏。

“这项工作始于1978年的一个谜团,”马里兰州格林贝尔特(Greenbelt) NASA戈达德太空飞行中心(Goddard space Flight Center)的空间科学家格林·科林森(Glyn Collinson)说。他是一篇有关这项工作的论文的第一作者,发表在《地球物理研究杂志》(Journal of Geophysical Research)上。“当先驱者金星轨道器进入环绕金星的轨道时,它注意到一些非常非常奇怪的事情——行星电离层上有一个洞。这是一个密度刚刚下降的区域,30年来没有人看到过另一个这样的东西。”

直到现在。

Collinson旨在搜索欧洲航天局的Venus Express的数据中这些漏洞的签名。Venus Express于2006年推出,目前围绕金星的两极绕轨道24小时轨道。这个轨道的轨道高于先驱维纳斯轨道飞机的高度高度,因此Collinson不确定他是否会发现这些神秘孔的任何标记。但是,即使在那些高度上,发现了相同的孔,从而表明孔进一步延伸到大气中而不是以前已知的。

观测结果还表明,黑洞比人们意识到的要普遍得多。金星探测器的先行者只在太阳活动非常活跃的时候看到了这些洞,也就是所谓的太阳活动极大期。然而,金星快车的数据显示,黑洞也可能在太阳活动极小期形成。

解释金星的电离层中发生的事情需要了解金星如何与其环境中的环境互动。这种环境是由电子和质子流的主导 - 带电的加热气体,称为等离子体 - 从太阳缩小。由于这种太阳风吹过,它沿着嵌入式磁场携带,这可以影响它们沿途遇到的带电粒子和其他磁场。地球主要通过其自己的强磁场免受这种辐射,但金星没有这种保护。

然而,金星确实有一个电离层,这是一层充满带电粒子的大气。金星的电离层受到太阳风的轰击。因此,电离层,就像空气流过飞行中的高尔夫球一样,在地球的前面被塑造成一个薄薄的边界,在后面延伸成一个长长的彗星状的尾巴。当太阳风冲进电离层时,它就像一个巨大的等离子交通堵塞一样堆积起来,在金星周围形成一个薄薄的磁层——一个比地球周围小得多的磁环境。

金星Express能够测量这种轻微的磁场。当它飞过电离层孔时,它记录了现场强度的跳跃,同时也发现非常冷的颗粒流入和流出孔,但在电离层中的普遍看出的密度远低得多。金星明确观察表明,除了金星后面的两个孔,实际上有两种长的脂肪圆柱,延长行星表面的较低密度材料。Collinson表示,一些磁性结构可能导致带电粒子挤出这些区域,如牙膏挤出管。

下一个问题是什么磁结构能产生这种效应?想象一下,金星站在持续不断的太阳风中间,就像矗立在离岸水域中的灯塔。来自太阳的磁力线向金星移动,就像海浪接近灯塔一样。这些线的远端环绕着金星,形成两条笔直的长磁力线,直落在金星的后面。这些线可以产生磁力,将等离子体挤出黑洞。

但这种情况会把这些管子的底部放在地球的两侧,而不是像它们直接从表面冒出来一样。是什么导致磁场直接进出行星?在没有额外数据的情况下,很难确定,但柯林森的团队设计了两种可能的模型来匹配这些观测结果。

在一种情况下,磁场不会停留在电离层的边缘,环绕在地球的外部,而是继续延伸。

“我们认为其中一些磁力线可以直接穿透电离层,像奶酪丝一样切断它,”柯林森说。“电离层可以导电,这使得电离层对磁场线基本上是透明的。这些线直接穿过行星的表面,并通过一些方式进入行星。”

在这种情况下,磁场可以不受阻碍地直接进入金星的上层。最终,磁场会撞击金星的岩石地幔——当然,前提是金星的内部就像地球的内部一样。假设这两颗行星的质量、大小和密度相同,这是合理的假设,但绝不是一个已被证明的事实。

Collinson表示,在月亮上发生了类似的现象。月亮主要由地幔组成,几乎没有大气。来自太阳的磁场线穿过月亮的地幔,然后击中被认为是铁芯。

在第二种情况下,来自太阳系的磁场确实覆盖在电离层周围,但它们与地球背面的等离子体发生碰撞。由于这两组带电物质争夺位置,就会在理想位置产生所需的磁性挤压。

无论哪种方式,增加的磁化区域都会在尾部的两侧流出,直接进出行星的侧面。磁力增加的区域可能是挤出等离子体的挤出并产生这些长电离层孔。

科学家们将继续探索是什么导致了这些洞。证实一种或另一种理论将反过来帮助我们理解这颗与我们自己的星球如此相似却又如此不同的行星。

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