圖1：在一項新的研究中，科學(xué)家們首次揭示了金星的夜間天氣
圖片來源:保羅·k·伯恩和肖恩·c·所羅門
金星夜晚的天氣如何？科學(xué)家們終于找到了答案。
第一顆金星探測器在1978年發(fā)射，我們已經(jīng)對這顆鄰近行星研究了很長一段時間，但是直到現(xiàn)在科學(xué)家們對它的夜間氣象狀況也知之甚少。
在最近的一項研究中，于2015年到達(dá)金星軌道附近，搭載紅外傳感器的日本金星氣象衛(wèi)星破曉號(Akatsuki)為我們揭示了夜間金星的氣象成像，顯示了夜間云層和奇怪的大氣環(huán)流分布。
圖2：可視化的金星氣象
圖片來源：JAXA/Imamura et al.
同地球一樣，金星也在太陽系的宜居帶里，有著堅硬的巖石表面和 大氣層。研究人員用紅外光觀察金星上的云團(tuán)運(yùn)動來探究它的氣象狀況。金星有著高速旋轉(zhuǎn)的大氣層，但是自轉(zhuǎn)運(yùn)動卻是太陽系中最慢的，一次晝夜交替大約為240個地球日。
直到現(xiàn)在，只有面朝太陽的一側(cè)容易被觀測到。雖然對夜間天氣的一些紅外觀測是可能的，但我們無法描繪出金星整體天氣的清晰畫面。
為了能探索這顆神秘的鄰居，科學(xué)家們將目光轉(zhuǎn)向了破曉號，這是日本首個環(huán)繞非地行星運(yùn)行的探測器。其攜帶的紅外成像器，并不依賴太陽的照明來觀測，但即使這樣也不能直接分辨出金星夜景的細(xì)節(jié)。但是借助一項新的分析方法處理捕獲的數(shù)據(jù)，科學(xué)家可以間接看到難以觀測的夜間氣象。
直接觀測的小云層圖案信號微弱，很難從背景噪聲中分辨出來。來自東京大學(xué)前沿科學(xué)研究生院的合著者Takeshi Imamura在一份報告中聲明。為了能看清細(xì)節(jié)，我們需要抑制噪音。他說：在天文學(xué)和行星科學(xué)中，由于真實的特征隱藏在一系列相似圖形的噪聲中，我們通常將圖像整合處理。但是金星是一個特例，由于整個天氣系統(tǒng)都在高速旋轉(zhuǎn)，所以我們必須對這種運(yùn)動進(jìn)行補(bǔ)償，也就是所謂的‘超級旋轉(zhuǎn)’，以突出有趣的形成過程。
借助這一分析方法，科學(xué)家團(tuán)隊觀測到夜間行星上南-北向風(fēng)。令我們驚訝的是，它們和白天的運(yùn)動方向完全相反。 Imamura說到：這一戲劇性變化的產(chǎn)生不可能不帶來其他影響。這一觀測結(jié)果有助于我們建立精確的金星氣象模型，有望解答那些長期存疑的金星天氣甚至是地球天氣問題?？茖W(xué)家們表示，在未來的研究中將沿用該方法，揭示火星等其他行星的氣象細(xì)節(jié)。
盡管目前的技術(shù)停留在金星軌道附近運(yùn)行，不過未來會有三項任務(wù)抵達(dá)金星，繼續(xù)擴(kuò)充我們對它的了解。美國宇航局最近宣布了兩項新的前往金星任務(wù)，命名為DAVINCI+和VERITAS，歐洲航天局透露也將向金星發(fā)射EnVision任務(wù)，這三艘宇宙飛船將在本世紀(jì)末和本世紀(jì)30年代初發(fā)射。
相關(guān)知識
金星，在太陽系的八大行星中，第二近太陽之行星，軌道公轉(zhuǎn)周期為224.7地球日，其無衛(wèi)星。在中國古代稱為太白、明星或大囂，另外早晨出現(xiàn)在東方稱啟明，日落出現(xiàn)在西方稱長庚。到西漢時期，《史記?天官書》作者天文學(xué)家司馬遷從實際觀測發(fā)現(xiàn)太白為白色，聯(lián)系五行學(xué)說在一起，正式命名其為金星。
它在夜空中的亮度僅次于月球，是第二亮的天然天體，視星等可以達(dá)到 -4.7等，足以照射出影子[8]。由于金星是在地球內(nèi)側(cè)的內(nèi)行星，它永遠(yuǎn)不會遠(yuǎn)離太陽運(yùn)行：它的離日度最大值為47.8°。金星是一顆類地行星，因為它的大小、質(zhì)量、體積與到太陽的距離，均與地球相似，所以經(jīng)常被稱為地球的姊妹星。
然而，它在其它方面則明顯的與地球不同。它有著四顆類地行星中最濃厚的大氣層，其中超過96%都是二氧化碳，金星表面的大氣壓力是地球的92倍。其表面的平均溫度高達(dá)735 K（462 °C；863 °F），是太陽系中最熱的行星，比最靠近太陽的水星還要熱。金星沒有將碳吸收進(jìn)入巖石的碳循環(huán)，似乎也沒有任何有機(jī)生物來吸收生物量的碳。
金星被一層高反射、不透明的硫酸云覆蓋著，阻擋了來自太空中，可能抵達(dá)表面的可見光。它在過去可能擁有海洋，并且外觀與地球極為相似[9][10]，但是隨著失控的溫室效應(yīng)導(dǎo)致溫度上升而全部蒸發(fā)散失[11]。水最有可能因為缺乏行星磁場而受到光分解作用分解成氫和氧，而自由氫一直被太陽風(fēng)大氣逃逸，掃進(jìn)星際空間 [12]。金星表面是干燥的荒漠景觀，點綴著定期被火山刷新的巖石。
BY: Chelsea Gohd
FY: gxmm
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