数十年来,金星表面的环境条件始终笼罩在神秘面纱中。卡尔·萨根(Carl Sagan)曾犀利指出,人们总是急于根据从该行星收集的有限证据妄下结论,比如声称那里栖息着恐龙。但尽管实际数据匮乏,我们仍能基于现有资料得出结论,甚至构建出更完善的模型。

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索邦大学马克桑斯·勒费弗尔(Maxence Lefèvre)及其同事发表的新论文,利用从金星表面收集的有限数据验证了关于当地风场与尘埃环境的模型,旨在为下一代金星探测任务提供技术支持。这篇发布于arXiv预印本平台的论文聚焦温度波动与尘埃运移两大指标,开创性地对行星不同区域进行差异化建模,这对解析驱动这两类现象的关键因素至关重要。而影响温度与尘埃运移的核心要素,在金星与地球上如出一辙——都是风的作用。

作为极少数成功登陆金星表面的探测器,维内拉(Venera)测得大气层底部的风速仅为1米/秒。相较地球的20米/秒甚至火星的40米/秒,这一数据看似微弱。但金星大气密度远超地球和火星,需要更多能量才能达到姊妹行星的等效风速。即便如此,风仍对表面温度与空中尘埃量产生显著影响。

金星的一个“白昼”相当于117个地球日,夜晚同样漫长。这导致大气环境剧烈变化:白昼在太阳辐射下逐渐升温,夜晚则通过自身红外辐射逐渐冷却。论文指出,不同区域的变化模式存在差异——特别是“高地”(山脉地区)与“低地”(平原地区)之间,以及热带与极地之间。

在热带区域存在明显的“昼夜交替”现象:白天因地表受热形成上坡风(术语称“上升风”),夜间则因表面红外冷却形成下坡风(即“下降风”)。这些过程直接影响表面温度——下降风使空气压缩升温,通过“绝热增温”效应抵消表面红外冷却。山脉区域的风使温度保持稳定,昼夜温差小于1开尔文,而未经历同等冷却效应的低地温差可达4开尔文

在极地附近,持续的下坡风抵消了该纬度区的恒定红外冷却。鉴于EnvisionVeritas等未来任务将聚焦极区,提前理解这些过程至关重要。另一次探测任务DaVINCI计划数十年来首次登陆金星表面,选定着陆点阿尔法区(Alpha Regio)是近赤道的高原,温度波动较周边低地更为平缓。但探测器是否会遭遇浮尘侵袭?研究计算显示,阿尔法区45%的地表风力足以扬起75微米的细砂粒,这意味着DaVINCI的预定着陆区可能正处于持续微粒子风暴路径中,具体强度会随抵达时间波动。

这项研究首次采用“区域化”模拟,将金星划分为可计算的气象单元,而非将整个表面视为单一模块。但模型仍有改进空间——作者建议根据反照率与热惯量为不同地表设置热力学参数,或考虑二氧化碳在金星大气不同温度下的热吸收值。在这批新探测器抵达这颗第二行星之前,论文作者与金星大气研究者尚有时间完善模型——至少当探测器抵达时,他们对可能观测到的现象成因已有了更清晰的认知。


文章标签: #金星 #风场 #尘埃 #温差 #探测

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