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金星或曾有过二氧化碳海洋

NASA麦哲伦探测器利用雷达测绘出的金星北半球的地形地貌。真正的金星被厚厚一层大气所覆盖,表面无法被我们直接看到。科学家提出,在演化的早期历史阶段,金星或许曾被海洋所覆盖。只不过,在金星上构成海洋的并不是海水,而是超临界态的二氧化碳。图片来源:NASA

科学家说,金星或许一度拥有过由液态二氧化碳构成的海洋,并在这颗行星地形的塑造方面发挥过作用。

金星往往被描述成地球的孪生行星,因为这颗星球不论在大小、质量、距离,还是化学构成方面,都与地球最为接近。然而,地球成为了生命的天堂,而金星则算得上是一个地狱,拥有能够将物体压扁的浓厚大气,高空还飘浮着腐蚀性的硫酸云层,云层之下则是一片贫瘠的岩石荒漠,温度炽热到足以把铅融化。

尽管现在的金星炽热而又干燥,但它有可能曾像地球这样拥有过海洋。先前的研究暗示,金星过去的大气中曾有过大量的水,足够将整颗行星的表面淹没在25米深的海洋之下——如果大气中所有的水全部像雨一下落下去的话。不过,就算金星大气中真的曾经有过这么多水蒸气,金星也有可能过于温暖了,无法让这些水蒸气冷却下来形成降水。

于是,科学家现在提出,金星上一度存在的海洋可能并非是水的海洋,而有可能由液态二氧化碳构成。

二氧化碳在金星上非常普遍。美国康乃尔大学的理论物理学家、这项新研究的第一作者迪马·波尔马托夫(Dima Bolmatov)说:“如今,金星大气主要由二氧化碳构成,按体积来算的话,占到了金星大气的96.5%。”

在地球上,人们对二氧化碳并不陌生:这是一种温室气体,能够截留热量,使地球温度升高;动物会呼出这种气体,植物则会利用它进行光合作用。尽管这种物质能够以固体、液态和气体的状态存在,但当温度和压强的组合超过某个特定值时,二氧化碳就会进入一种“超临界态”。这样一种超临界态物质同时具有液体和气体的特性。举例来说,它能够像液体一样让物质溶化在其中,却又能够像气体一样随处流动。

为了确定这种超临界二氧化碳在金星上可能会产生什么效果,波尔马托夫及其同事研究了这种“奇异物质”的特性。关于这种超流体,他说,还有很多性质仍不确定。

科学家通常认为,超流体的物质性质会随压强和温度的改变而逐渐发生变化。然而,通过对分子活动的计算机模拟,波尔马托夫及其同事发现,这种超临界物质会在类似气态和类似液态的特性之间发生剧烈的转变。

金星表面的大气压,现在大约是地球的90多倍,但在演化历史的早期,金星表面的大气压可能比现在还要再高数十倍。这个阶段可能会持续相当长的一段时间,比如说1亿年到2亿年。在这样的条件下,波尔马托夫说,具有类似液态性质的二氧化碳超临界态就会形成。

波尔马托夫说:“如此一来,金星上的一些地质特征,例如裂谷、河床以及平原,就有可能是类似液态的超临界二氧化碳在金星表面附近活动而留下的痕迹。”

这些研究者发现,取决于具体的气压和温度,金星上的超临界二氧化碳可能会由类似气体的状态转变成类似液体的状态,用波尔马托夫的话说,“就好像一大堆肥皂泡,一个个气泡被厚厚一层液体所覆盖”。

波尔马托夫及其同事表示,现在他们希望展开实验,来检验超临界二氧化碳从类似气体转变到类似液体的过程。

这些科学家将这一发现刊登在了《物理化学快报》(Journal of Physical Chemistry Letters)上。(编辑:Steed

编译来源

编译自Space.com Venus Gets Weirder: CO2 Oceans May Have Covered Surface

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