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金星是一颗被数万座火山覆盖的灼热星球，其表面附近的地质活动可能比科学家曾经认为的要活跃。圣路易斯华盛顿大学的研究人员进行了新的计算，表明金星的外壳可能通过一种称为对流的过程不断搅动。这种令人惊讶的可能性可能有助于解释该星球广泛的火山活动和其他表面特征。
“之前没有人真正考虑过金星地壳中存在对流的可能性，”艺术与科学学院地球、环境和行星科学教授斯拉瓦·索洛马托夫 (Slava Solomatov) 说道。“我们的计算表明，对流是可能的，而且很有可能。如果真是这样，这将为我们了解这颗行星的演化提供新的见解。”
这项研究由博士后研究员 Chhavi Jain 共同撰写，发表在《地球和行星内部物理学》上。
金星的地壳可能正在经历持续的对流，这将改变科学家对其火山活动和表面特征的理解。这一想法挑战了长期以来对行星地质学的假设。图片来源：NASA/加州理工学院喷气推进实验室
在地质学中，对流是指高温物质上升而低温物质下沉的运动，形成一个连续的循环，就像传送带一样。在地球上，这个过程发生在地幔深处，是板块构造的驱动力。
索洛马托夫解释说，地球的地壳在大陆厚度约为 40 公里（约 25 英里），在海洋盆地厚度约为 6 公里（约 4 英里），太薄且温度太低，无法支持对流。但他怀疑金星的地壳可能具有合适的厚度（可能为 30-90 公里，取决于位置）、温度和岩石成分，以保持传送带的运转。
为了检验这种可能性，索洛马托夫和贾恩应用了实验室开发的新流体动力学理论。他们的计算表明，金星地壳实际上可以支持对流——这是一种全新的思考金星表面地质的方式。
2024 年，两位研究人员采用类似的方法确定水星地幔中可能不会发生对流，因为该行星太小，而且自 45 亿年前形成以来已经显著冷却。
金星表面可见一座火山。图片来源：NASA/JPL-Caltech/ESA
而金星则不同，它的内部和外部都是一颗高温行星。表面温度高达 870 华氏度，其火山和其他表面特征显示出明显的融化迹象。科学家们一直想知道，金星内部的热量是如何传递到表面的。“地壳对流可能是一种关键的缺失机制，”索洛马托夫说。
索洛马托夫表示，地表附近的对流也可能影响金星表面火山的类型和位置。2023 年，艺术与科学学院地球、环境和行星科学副教授保罗·伯恩根据20 世纪 90 年代初美国宇航局麦哲伦号任务的雷达图像，出版了一张包含 85000 座金星火山的地图集。索洛马托夫表示，他和伯恩讨论了未来可能的合作，将数学建模与金星表面观测结合起来，以更好地了解该星球的地质状况。
索洛马托夫希望未来的金星探测任务能够提供更详细的地壳密度和温度数据。如果对流按预期发生，地壳的某些区域应该比其他区域更热、密度更低，这些差异可以通过高分辨率重力测量检测到。
但或许更有趣的目标是冥王星，这颗位于太阳系外围的冰冻矮行星。新视野号任务拍摄的图像显示，冥王星的斯普特尼克平原地区呈现出引人注目的多边形图案，与地球上的板块边界相似。这些多边形是由 4 公里厚的固态氮冰层中的缓慢对流形成的。“冥王星可能是太阳系中除地球之外第二个行星体，其表面清晰可见驱动构造运动的对流，”索洛马托夫说。“这是一个迷人的系统，我们仍需弄清楚。”
编译自/ScitechDaily
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