研究表明金星数十亿年前拥有类似地球的板块构造

一项新的研究发现，根据科学家的说法，金星是一颗炙热的行星荒原，它可能曾经发生过类似于早期地球上发生的构造板块运动。这一发现为金星上早期生命的可能性、金星的进化历史和太阳系的历史提供了诱人的前景。

由布朗大学研究人员领导的一组科学家在《自然天文学》上撰文，描述了利用金星的大气数据和计算机建模来表明，地球当前大气层和表面压力的成分只有在早期形成的板块的情况下才可能存在。构造学是一个对生命至关重要的过程，涉及多个大陆板块相互推、拉和滑动。

在地球上，这一过程在数十亿年的时间里不断加剧，形成了新的大陆和山脉，并导致化学反应稳定了地球表面的温度，从而形成了一个更有利于生命发展的环境。

另一方面，金星是地球最近的邻居和姐妹行星，它的运行方向相反，今天的表面温度足以熔化铅。一种解释是，人们一直认为这颗行星具有所谓的“停滞盖”，这意味着它的表面只有一个板块，具有极少量的给定、运动和释放到大气中的气体。

新论文认为情况并非总是如此。为了解释金星大气层中存在丰富的氮和二氧化碳，研究人员得出结论，金星一定在金星形成后的某个时间(大约45亿至35亿年前)出现了板块构造。该论文表明，这种早期的构造运动，就像地球上的那样，在移动的板块数量和移动程度方面受到限制。它也可能同时发生在地球和金星上。

“最重要的结论之一是，我们很可能同时在同一个太阳系中拥有两颗行星，它们在板块构造状态下运行——这种构造模式与我们今天在地球上看到的生命存在的方式相同，”说马特·韦勒(MattWeller)是该研究的主要作者，他在布朗大学担任博士后研究员期间完成了这项工作，现在休斯敦的月球与行星研究所工作。

这增强了古代金星上存在微生物生命的可能性，并表明在某一时刻，这两颗行星——位于同一太阳邻域，大小大致相同，质量、密度和体积也相同——比之前认为的更加相似在发散之前。

这项工作还强调了行星上的板块构造可能只是取决于时间的可能性——因此，生命本身也可能如此。

研究合著者、地球研究中心助理教授亚历山大·埃文斯(AlexanderEvans)表示：“到目前为止，我们一直以二元的方式来思考构造状态：它要么是真的，要么是假的，而且在地球的存续期间，它要么是真的，要么是假的。”，布朗大学环境与行星科学。

“这表明行星可能会在不同的构造状态之间转变，这实际上可能相当普遍。地球可能是异常值。这也意味着我们可能有一些行星会在宜居性之间转变，而不仅仅是持续宜居。”

该论文称，当科学家希望了解附近的卫星(例如木星的木卫二，它已证明具有类似地球的板块构造)和遥远的系外行星时，考虑这一概念非常重要。

研究人员最初开始这项工作是为了证明遥远系外行星的大气层可以成为其早期历史的有力标志，然后决定调查离家更近的那个点。

他们使用金星大气层的当前数据作为模型的终点，并首先假设金星在其整个存在过程中都有一个停滞的盖子。很快，他们就发现，从当前大气中存在的氮和二氧化碳的含量以及由此产生的表面压力来看，重建地球当前大气层的模拟与地球现在的位置并不相符。

研究人员随后模拟了地球上必须发生的事情才能达到今天的水平。当他们解释了金星历史早期有限的构造运动以及今天存在的停滞盖模型时，他们最终几乎完全匹配了这些数字。

总体而言，该团队认为这项工作可以证明大气及其提供对过去的见解的能力的概念。

“我们仍然处于这种范式中，我们利用行星表面来了解它们的历史，”埃文斯说。“我们第一次真正证明，大气层实际上可能是了解行星一些非常古老的历史的最佳方式，而这些行星的历史往往没有保存在地表上。”

即将到来的美国宇航局达芬奇任务将测量金星大气中的气体，这可能有助于巩固该研究的结果。与此同时，研究人员计划深入研究论文提出的一个关键问题：金星上的板块构造发生了什么?论文中的理论表明，地球最终变得太热，大气层太厚，导致构造运动的必要成分枯竭。

布朗大学地球、环境和行星科学系教授、该论文的合著者丹尼尔·伊瓦拉(DanielIbarra)表示：“金星在某种程度上基本上耗尽了能量，这阻碍了这一过程。”

研究人员表示，这一切发生的细节可能对地球具有重要意义。

韦勒说：“这将是了解金星、其演化以及最终地球命运的下一个关键步骤。”“什么条件会迫使我们沿着类似金星的轨道移动，什么条件可以让地球保持适宜居住?”