图片来源:NASA / JPL-Caltech / Peter Rubin

撰文 | 不周

审校 | 东鸢

每天,太阳会从东方升起,又从西方落下。

这似乎是我们自幼时起便熟知的自然规律。它意味着,我们的星球一直在自西向东、稳定地自转。(如果)俯瞰太阳系,看着八大行星分布在不同的轨道,围绕中心的恒星周期性公转,你或许也会为这种“严格遵守”的秩序感到满足。尽管,它如此脆弱,很轻易地就会被打破。

每一颗行星都是独一无二的。但绕着同一颗主星旋转,大家免不了共享一些特征。比如,八大行星的公转方向都与太阳自转的方向一致,多数行星的自转方向也是如此。

然而,金星好像格外地特立独行,这颗“怪胎”的自转方向与其他几颗行星恰好相反。(另一“怪胎”天王星也有自己独特的自转方式。)在金星上,太阳真的会打西边出来。

奇怪的“双胞胎”邻居

金星是距离地球最近的行星,也是在质量、尺寸、密度以及成分上与地球最为相近的岩质行星,因此常被看作地球的“双胞胎”。然而,尽管看似如此相似,二者却截然不同,这位“邻居”似乎非常极端。

如果人类能“有幸”降落在金星表面,会惊讶地发现,这颗行星的表面与太阳系中的其他行星多有不同。麦哲伦任务的雷达数据显示,金星表面布满了山脉,坐落着数千座火山,蜿蜒流淌的熔岩河流长达5000千米。然而,这颗行星的表面特征却是平坦、开阔的平原。听上去,这些平原是建立太空基地的绝佳选址。

但这颗极端的星球早已为我们备好了花式死亡套餐。事实上,即使真能去到金星表面,不加防护的人类也很难存活,哪怕是很短的时间。金星表面覆盖着浓稠的大气,其中96%是二氧化碳,4%为氮气。与地球相比,金星表面气压大概是地表大气压的95倍,与海底约1千米深处的压力相当。空气将无比粘稠,在这里挥动手臂会像在水中一样遇到阻力。



图片来源:NASA Visualization Technology Applications and Development (VTAD)

而与此同时,厚重的温室气体很好地留住了太阳辐射到金星表面的热量。这使得它比更靠近太阳的水星温度更高,表面温度会保持在近480摄氏度。事实上,虽然金星比地球更靠近太阳,但它厚重的大气层导致它吸收的阳光更少。反而是失控的温室效应,加剧了金星升温,使其一举成为太阳系最炎热的行星。

而这位叛逆邻居的“怪癖”却不止如此。相比地球的自转速度,金星在相反方向的转速非常缓慢,这导致金星的“一天”极为漫长,有243个地球日之久。而更有趣的是,它的公转周期仅有225个地球日,这使得金星上“一天”竟比“一年”更长。

为何太阳从西方升起?

金星奇特的自转方向、缓慢的转速一直是未解之谜,这团迷雾就像它表面的大气一样,笼罩着天文学家。金星与地球和其他行星一样,诞生于绕着太阳旋转的原行星盘,本应具有相同的角动量,至少方向应该是一致的。

一些科学家认为,在造成金星反向旋转上,不能忽视大气的作用。我们通常会认为大气层是行星顶部一层薄薄的、几乎独立的气体层,与固态行星的相互作用很小。但金星厚重的大气层却显示,它更像是完整星球的一部分,它影响着一切,甚至可能影响了行星的自转。



图片来源:NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington

与金星自转一圈需要243个地球日相比,其大气层每4个地球日便能绕星球表面一周,如此高速的风可能在金星表面产生巨大的力量。因此,曾有科学家提出,金星最初的自转方向可能与多数行星相同,只是在某一刻将旋转轴翻转了180度,而强烈的大气潮汐可能在最初导致了这种翻转,并持续扭转。

而最广为接受的推测来自行星碰撞事件。如今的太阳系看上去“风平浪静”,但早期这里其实是无比动荡的环境,仿佛一场混乱的行星“大逃杀”,许多行星可能被撞得粉碎,化为星际空间中飘荡的岩石小行星碎块,也或许被更大的行星撞击,而被驱逐离开太阳系,只有那些在找寻到一席之地的“幸存者”才能留下安稳地“生活”。而就在这样的混乱中,金星(还有天王星)可能也在某刻遭遇了巨大的天体撞击,永久地改变了它的自转方向。

一场概率游戏

不过,今年年初发表于《宇宙》(Universe)上的一项研究提出了另一种解释。研究者根据金星另一项奇怪的特性——与除水星以外的其他行星不同,金星没有自己的卫星——提出,在很久以前,金星可能捕获并摧毁了一颗卫星。

在太阳系形成的早期阶段,数以千计的行星在原行星盘上以相互交错、不断变化的轨道上漫游。从这样混乱的复杂动力系统出发,行星系统的形成更像是一场概率游戏。作者通过计算机模拟发现,即使在随机漫游的高密度行星系统中,与彼此飞掠相比,直接碰撞的可能性相对较小。

从最靠近太阳的金星与水星没有卫星出发,研究者提出了一种猜想,他认为太阳很可能就是造成它们没有卫星的“罪魁”。如果假想金星起初拥有一颗巨大的卫星,且它当时自转的方向也与其他行星一样,那么这颗卫星应当是逆行的。

就像月球会影响地球一样,这颗假设中的卫星会不断减缓金星的自转速度,甚至反转其旋转方向。而随着这颗卫星不断与金星周围其他的天体相撞,它会“抹杀”其他较小的卫星,同时自己的运行速度也不断下降,直到它掉落在金星上。

卫星捕获理论似乎可以解释金星的多条奇怪现象:自转方向,自转速度以及缺少卫星等。但也有科学家表示,这个想法很难得到证明,即使有来自金星的地球化学数据(或许要等几十年后),也基本上无法检验这一想法。

然而,不管怎样,我们都不会停下对于金星的探索。与地球如此相似却不同的它就像一面镜子,能帮助我们理解地球的一些真相。与地球的宜居性相反,我们的邻居更像是下定决心消灭所有生命,这样不同的发展使得金星对科学家而言更加迷人。而厚重的温室气体大气层也让金星成为了一个气候实验室,也是一个极端天气观测站,或许也是一个悲惨的案例——警示我们这个脆弱的星球可能的结局。