分道扬镳的命运：金星与地球板块构造的异同

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原作：M.B. Weller et al.

翻译：方芊

校对：胡敏、马文琦

编排：简稚珉

后台：李子琦

原文链接：https://www.sci.news/space/venus-plate-tectonics-12396.html

图注：这张由JAXA的赤月号宇宙飞船拍摄的合成图像展现了金星的外表。

图源： JAXA / ISAS / DARTS / Damia Bouic

金星是在一众类地行星中被了解得最少的。尽管它和地球的质量和大小高度相似，但它的地表没有板块构造的痕迹，同时它有着与地球截然不同的大气层。然而，来自布朗大学的新研究结果表明，金星其实在数十亿年前也和地球一样有板块构造。

板块构造的运动过程涉及多个大陆板块的推挤、拉张、叠覆，这是孕育生命至关重要的基础。在地球上，这一过程在数十亿年的时间里不断加剧，构成了新的大陆和山脉，并产生了一系列化学反应，稳定了地表温度，为生命的发展提供了强有力的温床。

与此同时，作为地球最近的邻居和姊妹行星，金星曾经具有和地球相似的条件来创造生命，但最后却与地球分道扬镳，如今它的地表温度之高足以熔化铅（铅的熔点约为328摄氏度）。

人们对此的一种解释是，金星的表面是一个停滞盖（stagnant lid），意思是它的地表只有一个板块。不同于地球板块构造的丰富多元，停滞盖是几乎没有伸展性，几乎静止的，仅能为大气层提供极少量的气体。

然而，《自然天文学》杂志上发表的一篇新论文认为金星曾经并非如此。

这篇论文的作者认为，金星在它形成后的某个时间段中（大约 35 亿至 45 亿年前）必然出现过板块构造运动，这正好可以解释金星大气中为何存在丰富的氮和二氧化碳。

作者还表示，这种早期的板块运动与地球上的并无二致，其板块运动的数量和幅度都很有限，也有可能和地球同步发生。

马特·韦勒博士解释道：“一个重要的结论是，在同一太阳系中的这两颗行星同时都曾在板块构造的阶段下运行着——这种板块运动的模式正是如今地球上生命存在的重要成因。”这一结论是他在布朗大学担任博士后研究员期间的研究成果，目前他在月球与行星研究所工作。

“这增加了微生物在古早金星上存在的可能性，并且证明在金星和地球生命孕育条件变得天差地别之前，除了到太阳的距离相似、大小大致相同、并且具有相同的质量、密度和体积外，这两个太阳系中的邻居比人们想的更为相似。”

图注：艺术家笔下的金星火山爆发印象。

图源：ESA / AOES Medialab

金星的板块研究同时推导出行星上的板块构造可能只是取决于特定时间阶段的可能性——因此，生命的出现也只是阶段性的。

布朗大学的行星研究员，亚历山大·埃文斯博士说：“到目前为止，我们一直以一种非黑即白的二元视角来思考板块构造的发生：它不是发生过，就是没发生过，并且对于整个地球存续的历史来说，它不是发生过，就是没发生过，丝毫不考虑行星的生命长度。”

“金星的例子说明行星的板块构造运动也可以在动静间转变，而且这种转变实际上可能相当普遍。地球上的长期板块运动可能只是个个例。同时，这意味着板块构造变化会导致我们的行星可能在宜居条件和非宜居条件中转换，而不是永久持续宜居。”

对于科学家们来说，这个概念非常重要，尤其是当他们对其它附近的卫星（例如木星的木卫二，它已被证实具有类似地球的板块构造）和遥远的系外行星进行研究的时候。研究人员最开始着手这项工作是为了证明遥远的系外行星的大气层蕴含着行星早期形成历史的有力证据，然后再决定将研究对象转为地球附近的行星。

他们使用金星大气层的近期数据作为模型输入数据，并在一开始假设金星在其整个存在过程中都处于停滞盖状态。

很快，他们就发现在在该假设下，模型推演到金星当前阶段时，模拟数据所呈现出的大气层与金星真实的大气层有很大出入，尤其是大气层中存在的氮和二氧化碳的含量。气体导致的地面气压也与现实不符。

随后，科学家们模拟了金星的演化过程，以推断它如何造就了如今的地表状态。

最终，只有当模拟金星在古早时期产生过一段板块构造运动后才逐渐转向停滞盖状态的情况下，模拟大气中的数据才与真实的金星大气相吻合。

总的来说，这项研究证明了行星大气层的研究意义，尤其是它们饱含窥探一颗行星形成史的诸多信息及证据。

埃文斯博士说：“我们仍然处于这种思维范式中，总是利用行星的地表来了解它们的历史，我们第一次真正证明，大气层实际上可能是了解一颗行星古老历史的最佳方式，它能提供地表无法保留的信息。”

责任编辑：杨欣冉

牧夫新媒体编辑部

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图注：这张由哈勃空间望远镜拍摄的图像显示了一个名为MCG-01-24-014的明亮螺旋星系，它距离地球约2.75亿光年。

图源：ESA/Hubble & NASA, C. Kilpatrick

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