金星是一顆被數萬座火山覆蓋的灼熱星球，其表面附近的地質活動可能比科學家曾經認為的要活躍。圣路易斯華盛頓大學的研究人員進行了新的計算，表明金星的外殼可能通過一種稱為對流的過程不斷攪動。這種令人驚訝的可能性可能有助于解釋該星球廣泛的火山活動和其他表面特征。

“之前沒有人真正考慮過金星地殼中存在對流的可能性，”藝術與科學學院地球、環境和行星科學教授斯拉瓦·索洛馬托夫 (Slava Solomatov) 說道。“我們的計算表明，對流是可能的，而且很有可能。如果真是這樣，這將為我們了解這顆行星的演化提供新的見解。”

這項研究由博士后研究員 Chhavi Jain 共同撰寫，發表在《地球和行星內部物理學》上。

金星的地殼可能正在經歷持續的對流，這將改變科學家對其火山活動和表面特征的理解。這一想法挑戰了長期以來對行星地質學的假設。圖片來源：NASA/加州理工學院噴氣推進實驗室

在地質學中，對流是指高溫物質上升而低溫物質下沉的運動，形成一個連續的循環，就像傳送帶一樣。在地球上，這個過程發生在地幔深處，是板塊構造的驅動力。

索洛馬托夫解釋說，地球的地殼在大陸厚度約為 40 公里（約 25 英里），在海洋盆地厚度約為 6 公里（約 4 英里），太薄且溫度太低，無法支持對流。但他懷疑金星的地殼可能具有合適的厚度（可能為 30-90 公里，取決于位置）、溫度和巖石成分，以保持傳送帶的運轉。

為了檢驗這種可能性，索洛馬托夫和賈恩應用了實驗室開發的新流體動力學理論。他們的計算表明，金星地殼實際上可以支持對流——這是一種全新的思考金星表面地質的方式。

2024 年，兩位研究人員采用類似的方法確定水星地幔中可能不會發生對流，因為該行星太小，而且自 45 億年前形成以來已經顯著冷卻。

金星表面可見一座火山。圖片來源：NASA/JPL-Caltech/ESA

而金星則不同，它的內部和外部都是一顆高溫行星。表面溫度高達 870 華氏度，其火山和其他表面特征顯示出明顯的融化跡象。科學家們一直想知道，金星內部的熱量是如何傳遞到表面的。“地殼對流可能是一種關鍵的缺失機制，”索洛馬托夫說。

索洛馬托夫表示，地表附近的對流也可能影響金星表面火山的類型和位置。2023 年，藝術與科學學院地球、環境和行星科學副教授保羅·伯恩根據20 世紀 90 年代初美國宇航局麥哲倫號任務的雷達圖像，出版了一張包含 85000 座金星火山的地圖集。索洛馬托夫表示，他和伯恩討論了未來可能的合作，將數學建模與金星表面觀測結合起來，以更好地了解該星球的地質狀況。

索洛馬托夫希望未來的金星探測任務能夠提供更詳細的地殼密度和溫度數據。如果對流按預期發生，地殼的某些區域應該比其他區域更熱、密度更低，這些差異可以通過高分辨率重力測量檢測到。

但或許更有趣的目標是冥王星，這顆位于太陽系外圍的冰凍矮行星。新視野號任務拍攝的圖像顯示，冥王星的斯普特尼克平原地區呈現出引人注目的多邊形圖案，與地球上的板塊邊界相似。這些多邊形是由 4 公里厚的固態氮冰層中的緩慢對流形成的。“冥王星可能是太陽系中除地球之外第二個行星體，其表面清晰可見驅動構造運動的對流，”索洛馬托夫說。“這是一個迷人的系統，我們仍需弄清楚。”

編譯自/ScitechDaily