本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻事业: 订阅。 通过购买订阅,您正在帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的故事。
大约一个月后,欧洲航天局(ESA)的金星快车号探测器将调整其轨道,并进入金星外层大气。 这种超高速掠过将使科学家不仅能够获得更多关于金星大气的数据,还能更多地了解称为气动刹车这种临场发挥的技术。 这也是该任务的告别之作,此前它取得了一系列令人难以置信的发现,从雪到意想不到的行星自转减速。
气动刹车是一种利用行星大气来减缓航天器速度的程序,既可用于完全进入大气层,也可作为一种在不消耗宝贵燃料的情况下调整轨道的方法。 例如,这是一种使椭圆轨道圆形化的方法,通过在航天器最低点通过时进行“刹车”——通过大气阻力消耗轨道速度。《火星全球勘测者》、《火星奥德赛》和《火星勘测轨道飞行器》任务都使用了气动刹车来达到其标称轨道构型。《麦哲伦》号金星任务也使用了这种方法——使其轨道圆形化。
但这是一项棘手的任务。 行星大气层的顶部是一个有些变幻莫测的区域,受太阳辐射和行星条件的影响很大。 局部气体密度的小变化会对以远超 10,000 英里/小时速度穿行的航天器产生重大影响。
那么为什么要冒险让金星快车号进行这次操作呢? 它的科学任务实际上已经完成,燃料也几乎耗尽,玩一次“胆小鬼游戏”损失不大。 如果航天器无法在这次深入电离层(高度约 130 公里,比航天器之前到达的深度深 30 多公里)的过程中幸存下来,它将直接烧毁。 如果它成功通过,它将再运行几个月,收集更多数据,然后进行最终的坠落。
当您考虑到该任务带来的令人难以置信的科学成果时,这一切似乎都更加合理。 自 2006 年抵达金星以来,它已经用红外线、可见光和紫外线观察了这个云层覆盖的世界,测量了磁场、太阳风与大气的相互作用,并研究了大气温度结构和成分。 其中一项重大发现是,航天器在金星南极发现了一个奇特的双漩涡——此处以红外线显示。
它还发现了一个意想不到的长期气候趋势。 当它抵达金星时,70 公里高度的大气层以约 300 公里/小时的平均速度环流。 但现在,大约 8 年后,强大的“超自转”(比行星固体本身的自转速度还快)已经加快,达到 400 公里/小时。
这是为什么? 我们不知道。
更令人惊讶的是,自 20 世纪 90 年代麦哲伦号探测器进行测量以来,固体表面已经改变了自转速度。 金星是一个笨重的家伙,它需要大约 243 个地球日才能自转一周(相比之下,其主体大气层需要 4 天)。 但在 16 年前,它的自转速度稍快一些,每次自转快约 6.5 分钟。
这是一个令人难以置信的变化,这是一个拥有巨大惯性的完整岩石行星。 一种可能的解释与稠密的大气层有关,大气层可能会对表面产生显著的摩擦阻力。 这也可能意味着金星有一个熔融的核心,使其外壳更容易对这些大气力做出反应。
金星快车号的发现清单还在继续,从臭氧层,到可能存在于约 125 公里高度的大气“雪线”,那里的温度骤降至 175 开尔文——使得二氧化碳能够冻结。
总而言之,金星快车号赢得了最后一次探戈的权利,即使这是一次危险的探戈。