金星有类似地球的板块构造吗？

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尽管由于金星的大小、质量和成分相似，我们经常将金星称为地球的“姐妹”或“双胞胎”，但这两个行星几乎没有其他共同点。金星的表面温度高达 464°C (867°F) 左右，令人难以忍受，表面压力极高，大气中二氧化碳含量超过 96%。尽管地球和它的热邻居除了大小之外几乎没有任何共同点，但布朗大学的研究人员发现了它们表面很久以前可能就有的一个特征。这项发表在《自然天文学》杂志上的研究表明，金星可能曾经拥有与我们的家园相似的活跃板块构造。

板块构造驱动地球上的许多过程

板块构造是地球生命的重要组成部分。大地壳板块的运动导致山脉、火山和大陆的形成，以及通过在大洋中脊形成新地壳和在会聚板块边界吸收旧地壳来进行地壳更新。板块构造驱动着地球的地质循环；这是地球通过其表面的物理和化学变化而发生的无休止的转变。

活跃的板块构造对于地球生命的发展也很重要，创造了稳定的条件。事实证明，板块构造和地质循环对地壳的形成和破坏反过来又影响着地球的碳循环。数百万年来，板块构造帮助调节了碳循环，当地壳沿着洋中脊形成时将碳释放到大气中，并将碳从旧地壳带入地幔进行回收。

人们认为，构造运动将大量碳从一个地球系统转移到另一个地球系统的能力减少并稳定了大气中的二氧化碳含量，创造了生命繁盛的长期稳定条件。这防止了我们在金星上看到的地球温室效应，金星大气中高浓度的二氧化碳捕获了太多来自太阳的热量。

停滞对流与板块构造

直到最近，科学家们还认为金星的极端温度是其大气成分和停滞对流的结果，这意味着整个行星共享一个表面板块。停滞盖模型已被用来描述金星和火星的当前状况，因为这两颗行星都没有像地球那样活跃的移动板块。由于板块运动不会产生或吸收地壳物质，因此地幔和地壳之间唯一的热传递是通过对流发生的。

金星和火星之间的差异让研究人员想知道金星的大气层中为何会含有如此多的二氧化碳和氮气。布朗大学研究人员的新研究表明，金星可能在大约 4.5 至 35 亿年前，即行星形成后不久经历了板块构造运动。金星上的板块运动量将受到当时其表面板块数量的限制。金星上的板块构造也与地球同时发生，这意味着这两颗行星在形成的早期阶段可能更加相似。

“其中一个重要的发现是，我们很可能在同一个太阳系中同时拥有两颗行星，它们在板块构造体系中运行——同样的构造体系允许我们出现生命
这篇文章的主要作者马特·韦勒 说：“今天在地球上看到了。”

为了更多地了解金星的形成及其当前状况，布朗大学团队使用金星大气层的现代数据作为终点，并表明金星一直有一个停滞的盖子。他们发现，金星整个存在过程中停滞的盖子无法解释其当前的大气成分和表面压力。鉴于金星早期历史中存在一些有限的构造运动，随后金星历史的其余部分处于停滞状态，目前的情况与模拟一致。2020 年和 2023 年发表的研究表明，金星的火山活动仍然非常活跃，这表明它仍然经历着一些有限的地质活动。

对寻找外星生命的影响

这篇论文背后的研究人员认为，我们对板块构造的思考过于二元化。要么发生，要么从未发生。他们研究中的模拟表明，行星可能在某些时候具有活跃的板块构造，但在其他时候则不然。这也可能意味着金星曾经有过一段适宜居住的时期，在其远古时期可能存在微生物生命。研究合著者亚历山大·埃文斯认为，其他岩石行星可能会随着板块构造和内部过程的变化而在很长一段时间内循环进入和退出宜居性。

该论文还提醒我们，在我们未来研究木星和土星的卫星时，考虑一个物体是否在某个时刻具有板块构造可能会发挥作用。最近对木星卫星木卫二的研究表明，其表面可能存在活跃的板块构造。几十年来，木卫二一直是许多天体生物学家研究的对象，因为木卫二在其冰冷的表面下的大海洋中提供了适宜居住的条件。

该研究还表明，可以利用行星当前的大气条件来确定它过去的情况。此类研究对于研究遥远的系外行星尤其重要，目前我们只能通过其大气的化学成分来研究它们。如果系外行星的大气和成分意味着活跃的板块构造的存在或过去存在，那么这为该系外行星当前或过去的宜居性提供了进一步的证据。