类似地球的板块构造可能在数十亿年前塑造了金星

尽管金星是我们最近的行星邻居，但它却是一个相当不适宜居住的地方。它的温度比地球高 100 倍左右，探索其浓厚大气层的航天器仅在两小时内就被摧毁。然而，金星可能曾经发生过与地球早期类似的板块运动。这一新发现为天文学家提供了一些新的情景来评估金星早期生命的可能性、它的进化历史以及太阳系的历史。10 月 26 日发表在《自然天文学》杂志上的一项研究中描述了这一发现。

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在这项研究中，研究人员利用金星大气数据和计算机建模表明，该行星当前大气和表面压力的组成只能由早期的板块构造形成。这一过程对生命至关重要，涉及多个大陆板块相互推挤、拉动和滑动。

在地球上，这些板块构造在数十亿年的时间里不断加剧。这一过程形成了新的大陆、山脉，并引发了稳定地球表面温度的化学反应。它还创造了一个更有利于生命发展的环境。

金星则朝相反方向移动，表面温度高达 867 华氏度，足以熔化铅。天文学家一直认为金星有一个“停滞盖”。这意味着该行星的表面只有一个板块，且弹性很小，因此大部分气体仍被困在外壳盖之下。

研究团队使用金星大气的当前数据作为这些模型的终点，并首先假设金星自诞生以来一直处于停滞状态。他们很快就发现，计算机模拟的金星当前大气与金星现在的位置不符。

接下来，研究小组模拟了金星上发生的一切，以使其达到目前的状态。他们最终将金星早期有限的地壳运动和现今的停滞盖模型结合起来，结果几乎完全吻合。

由于金星大气中含有丰富的氮和二氧化碳，研究小组认为，金星在形成后大约 45 亿至 35 亿年前必定经历过板块构造运动。他们认为，就像地球一样，这种早期的构造运动在移动的板块数量和移动程度方面会受到限制。这一过程也应该同时发生在金星和地球上。

这项研究的共同作者、布朗大学行星地球物理学家马特·韦勒在一份声明中说：“这项研究的一个重要结论是，我们很可能在同一个太阳系中同时拥有两颗行星，并且它们都处于板块构造状态，这种构造模式使得我们今天在地球上看到的生命得以存在。”

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研究小组表示，这进一步证实了古代金星上存在微生物生命的可能性。它还表明，在分化之前，地球和金星一度比科学家们之前认为的还要相似。这两颗行星大小差不多，质量、密度和体积也一样，而且都位于同一个太阳附近。

这项研究还表明，所有行星的板块构造可能仅仅取决于时间，因此生命本身也可能是完美时间的产物。

“到目前为止，我们一直以二元论的角度来思考地壳状态：要么是真的，要么是假的，而且在行星存在期间要么是真的，要么是假的，”研究合著者、布朗大学地球生物学家和地球物理学家亚历山大·埃文斯 (Alexander Evans) 在一份声明中表示。“这表明行星可能会在不同的地壳状态之间转换，而且这种情况实际上可能相当常见。地球可能是个例外。这也意味着我们可能会有行星在宜居性之间转换，而不仅仅是持续宜居。”

了解板块构造状态的转变对于未来研究附近的卫星和遥远的系外行星至关重要。木星的第四大卫星木卫二已经显示出类似地球的板块构造的证据。

“我们仍然处于这种模式，即利用行星表面来了解它们的历史，”埃文斯说。“我们首次真正表明，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，而这些历史通常不会保存在行星表面。”

未来 NASA 的 DAVINCI 任务将测量金星大气中的气体，并有助于巩固这项研究的成果，而这一过程的细节可能对地球具有重要意义。

“这将是了解金星、其演化以及最终了解地球命运的下一个关键步骤，”韦勒说。“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宜居状态？”