金星：太阳系迷途天体

金星诠释了两个原本相似的天体是如何走上陌路的。金星的早期演化情况很可能和地球差不多：都是由一颗行星胚胎经过一系列大碰撞后长大形成的。和地球一样，金星也可能捕获过一些挥发性强的星子和行星胚胎，从而获得了水。只不过金星受到太阳加热的程度比地球更深，因此蒸发到大气中的水也更多。水蒸气是一种强温室气体，大气中的水会使金星表面的温度升高，从而令更多的水蒸发。这个失控的过程产生的结果是形成了一层由水蒸气组成的厚厚的大气层。太阳的紫外线辐射将高层大气里的水分子拆散成氧和氢。氢非常轻，于是逃逸到太空，金星的水分就这样永久地流失了。今天，金星大气里存在的少量水分还残存着这些事件发生过的痕迹。这些水里含有大量氘，氘没有氢那么容易逃向太空，说明金星流失的水量足够在整个星球表面形成一个3米深，或者更深的海洋。

水分流失给金星带来了重大影响。在地球上，水是降低大气层中二氧化碳含量的化学反应的关键原料。二氧化碳也是一种温室气体，存在于地球的底层大气中，它使地球的温度在其形成历史的大部分时间得以保持温和，这点我们会在接下来的第11章中谈到。金星失去水分后，二氧化碳已无法离开大气，因此它随着一阵阵火山爆发在大气中稳定地积聚。今天，金星大气中的二氧化碳含量和地球地壳的二氧化碳含量相近，这说明金星的二氧化碳几乎都被封锁在大气里。金星的大气压强比地球大了将近100倍，由于大气中含有大量二氧化碳，所以金星上面的温室效应非常强烈，它的表面温度保持在460摄氏度左右。

缺少水是金星区别于地球的另一大特征。在地球上，水削弱了岩石圈的硬度，使它分裂成了多个板块，并在地球表面漂移。金星的情况则大为不同。金星的岩石圈比较干燥，且比地球坚硬，无法分裂成多个板块，它就像一整块罩在金星地幔顶部的“静止盖层”。因此，金星表面没有地球表面因板块运动而产生的狭长的山脉，或是海脊等其他地貌。金星大部分表面的高低起伏不超过1千米，这与地球形成了鲜明对比——地球表面受到板块构造的影响，被分成了低洼的大洋底和高海拔的陆地。关于金星表面最高质量的地图是在1992—1994年间由“麦哲伦号”金星探测器绘制的，它用雷达穿透了金星厚厚的云层，绘出了金星表面的形状。金星表面分布着火山和熔岩平原（图9-5）。虽然目前还没有看过金星表面的火山有喷发现象，但是它的大气却并没有达到化学平衡，这说明金星的大气不断受到活火山喷发出的气体的影响。金星的表面还分布着无数直径达几百千米的被称为“冕状物”的圆形地貌特征，看起来像是热点，在那里高温物质从金星的内部深处涌上来，从而破坏了地壳。地球也有一些类似的现象，比如形成了夏威夷群岛的热点，但金星上的热点似乎更多。

经发现，金星表面有约1000个陨击坑，直径均大于几千米，这说明较小的小行星和彗星在到达金星地表前，已经和金星的大气摩擦而粉身碎骨了。科学家可以通过计算坑洞的数量以及估算撞击事件的频率得知金星表面的形成年代。结果显示，金星表面的平均年龄只有几亿年，远小于太阳系的年龄，但接近地球表面的平均年龄。这说明金星表面在近期曾经被改变过，原因很可能是火山活动。根据一些科学家的推测，金星曾经在大约5亿年前经历过一次“浩劫”，它的表面被那次灾难完全改变了。困在金星内部的热能使金星的整个地壳沉入表面以下，并且被地幔的新物质代替。而其他没有这么激烈的假说同样也能够解释金星表面陨击坑的分布情况，但也不排除金星表面是慢速改变至此的可能性。

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图9-5　金星表面的“薄饼状穹丘”。上图为“麦哲伦号”金星探测器拍到的金星部分表面雷达影像。图中有几个平顶的火山丘，其中最大的两个直径有65千米，高度小于1千米。“薄饼状穹丘”是金星上独有的地形（图片来源：NASA/JPL）

和地球不同的是，金星没有磁场，这很可能是因为它的内核中没有足够的对流。确切的原因至今尚不明确，但这也许和它的其他特征一样，都和它缺水和没有板块构造这两个因素有关。今天，金星释放内热的速度比地球慢，这起到了降低核内温度梯度和防止磁发电机形成的作用。

和水星一样，太阳的引力作用和金星内核与地幔的摩擦力都改变了金星的自转。金星致密的大气层使情况变得更加复杂了。金星向着太阳的一面温度最高，这使该区域内的大气压强增大，造成气体流向金星的其他地方，因此金星面对太阳的一面密度较低。加上金星的自转作用，产生的总效应和它表面的潮汐隆起效应相反。于是，大气加热造成金星自转速度加快，而潮汐隆起又减小了它的自转速度。在它们的共同作用下，金星开始非常缓慢地向后自转，自转轴几乎和它的轨道垂直。