研究人员表示,金星可能曾经拥有奇特的二氧化碳流体海洋,这有助于塑造金星的表面。
金星常被描述为地球的孪生行星,因为它在大小、质量、距离和化学成分方面与地球最接近。然而,地球是生命的乐园,而金星通常被描述为地狱般的星球,它拥有压迫性的气层,以及漂浮在足以融化铅的灼热岩石沙漠表面之上的腐蚀性硫酸云。
虽然金星目前热得难以忍受且干燥,但它可能曾经拥有像地球一样的海洋。先前的研究表明,金星过去的大气层中含有足够的水,如果所有这些水都能以雨的形式降落下来,足以覆盖整个星球,形成一个大约 80 英尺深(25 米)的海洋。但是,即使金星确实有足够的水分,这个星球也可能太热,无法让这些水冷却并凝结。[关于金星的最奇怪的事实]
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因此,科学家们现在认为,金星可能曾经拥有的不是水海,而是奇特的二氧化碳流体海洋。
二氧化碳在金星上很常见。
“目前,金星的大气层主要由二氧化碳构成,按体积计算占 96.5%”,该研究的主要作者,纽约伊萨卡市康奈尔大学的理论物理学家迪马·博尔马托夫说。
在地球上,二氧化碳最常作为一种温室气体为人所知,它可以捕获热量,帮助温暖地球,动物会呼出二氧化碳,植物在光合作用中使用二氧化碳。虽然该物质可以以固体、液体和气体的形式存在,但当温度和压力超过临界点时,二氧化碳可以进入“超临界”状态。这种超临界流体可以同时具有液体和气体的特性。例如,它可以像液体一样溶解物质,但像气体一样流动。
为了了解超临界二氧化碳对金星可能产生的影响,博尔马托夫和他的同事研究了超临界物质的异常特性。他说,关于这类物质仍然存在很多不确定性。
科学家们普遍认为,超临界流体的物理特性会随着压力和温度逐渐变化。然而,在分子活动的计算机模拟中,博尔马托夫和他的同事发现,超临界物质可能会从气体状特性急剧转变为液体状特性。
金星表面的大气压力目前是地球的 90 多倍,但在金星的早期,其表面压力可能比现在大数十倍。这种情况可能持续了 1 亿到 2 亿年相对较长的时间。博尔马托夫说,在这种条件下,可能形成了具有液体性质的超临界二氧化碳。
“这反过来使得金星上的地质特征,如裂谷、类似河流的河床和平原,很可能是近地表液态超临界二氧化碳活动的痕迹”,博尔马托夫告诉 Space.com。
研究人员发现,根据压力和温度的不同,在金星的超临界二氧化碳中可能形成了气态超临界二氧化碳的簇,“看起来像肥皂泡”,博尔马托夫说。“一个被厚厚的液体层覆盖的气泡。”
博尔马托夫和他的同事表示,他们现在希望进行实验,以检测超临界二氧化碳中从气态到液态特性的转变。科学家们在8 月 21 日出版的《物理化学快报》杂志上详细介绍了他们的发现。
原文刊载于 Space.com.
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