金星上反復出現(xiàn)一個巨大的大氣異常現(xiàn)象。天文學家終于解開謎團

答案是一個巨大的“水躍”，研究人員認為類似現(xiàn)象可能也發(fā)生在火星等行星上。

2016年，日本的一顆金星軌道飛行器多次觀測到，酸性云層構(gòu)成的巨大波浪掃過金星大氣層。大約十年來，天文學家一直無法將觀測結(jié)果與現(xiàn)有模型相協(xié)調(diào)。但一個意想不到的聯(lián)系終于給出了答案。

在最近發(fā)表在《地球物理研究期刊：行星》上的一項研究中，一個國際研究團隊描述了巨大的“水躍”如何將硫酸蒸氣推向大氣更高處，在那里聚集形成巨大的酸性云團。這些鋒面可綿延約6000公里（3728英里），并持續(xù)相當長的時間。因此，研究團隊認為，這種水躍也維持著金星上的全球性大氣現(xiàn)象，比如異常快速的風。

該研究的第一作者、日本東京大學行星科學家今村剛在聲明中表示：“通過這項研究，我們現(xiàn)在能夠證明，這種云層擾動是由太陽系中已知最大的水躍引起的。”

相似，其實不然

在大小、質(zhì)量、密度和體積方面，金星與地球有著驚人的相似。但相似之處僅此而已。值得注意的是，金星濃厚的大氣層和極端溫度使其研究起來異常困難，即便是像“曉”號這樣在軌道上安全觀測的探測器也不例外。

當然，這并沒有阻止研究人員利用一切可能的機會，從金星上提取有用的數(shù)據(jù)。例如，聲明中稱，由于金星有如此厚的云層覆蓋，它是研究大氣模式的“絕佳”目標，而這些模式在云層較為稀疏的地球等行星上并不那么明顯。

云層三明治

根據(jù)這項研究，金星的大氣層可以分為三層硫酸云。被稱為“超旋轉(zhuǎn)”的巨大風暴以令人目眩的速度環(huán)繞著這些云層，速度大約是金星自轉(zhuǎn)速度的60倍。論文補充說，這些狂風還調(diào)節(jié)著金星的輻射能量收支以及大氣化學和動力學。今村剛解釋說，由于顯而易見的原因，高層云層更容易被金星探測器（進而對科學家來說）研究，但中低層云層卻難以調(diào)查。

今村剛在2016年發(fā)現(xiàn)，“曉”號傳回了首批圖像，顯示重復出現(xiàn)的、席卷金星大氣的云浪。他說，大氣模型能解釋的也就這么多，“我們識別出了這些現(xiàn)象，但多年來一直無法理解。”

歐洲航天局“金星快車”在2006年至2022年間進行的早期研究也證實了類似的觀測結(jié)果。此外，一篇文獻綜述表明，這一云層特征至少從1983年起就在金星上反復出現(xiàn)——這意味著，出于某種原因，天文學家過去沒有或無法確定這一現(xiàn)象背后的原因。

宇宙中的廚房水槽

今村剛和同事們檢驗了巨大水躍導致這種云浪的假說。水躍其實是相當平凡的現(xiàn)象，即便在地球上也是如此。事實上，你在自家廚房水槽就能觀察到。打開水龍頭，你會看到，當水柱撞擊水槽時，會形成一個平滑的內(nèi)圈，水流淺而快，而在圓圈邊緣則有較深、較慢的水形成波紋。

類似的情況也發(fā)生在金星上，當中低層云區(qū)的一個東向大氣波變得不穩(wěn)定時，就會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。正如研究團隊在論文中所說，這種“沖擊”迫使空氣沿著鋒面急劇上升。這種突然的運動將硫酸蒸氣帶得越來越高，直到它最終凝結(jié)成環(huán)繞整個金星的云層。團隊的數(shù)值模擬還表明，類似的過程有助于維持金星大氣的超旋轉(zhuǎn)。

地球?qū)\生兄弟之外

除了解開一個持續(xù)數(shù)十年的謎團外，該團隊表示，這些發(fā)現(xiàn)可以為未來的太空任務(wù)規(guī)劃提供參考——而且不僅僅是對金星任務(wù)。例如，最近的研究證實，火星、太陽乃至地球大氣中都存在超旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象。這對于人類尋求擴大在太空的存在至關(guān)重要，因為考慮天氣狀況對于保護宇航員和航天器至關(guān)重要。這項研究可能基于模擬，但當我們探索未知領(lǐng)域時，每一個細節(jié)都很重要。

今村剛說：“我們的下一步將是在一個包含其他大氣過程的、更全面的氣候模型中檢驗這一發(fā)現(xiàn)。在某些情況下，火星的大氣層也可能具備形成水躍的合適條件。”

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