浓又毒大气层 让金星自转速度变慢

金星表面有一层厚厚的硫酸大气层,随时上演着闪电风暴。(图/取自中研院天文网)

国际中心/给合报导

根据欧洲太空总署(ESA)金星特快车号(Venus Express)太空船红外探测资料科学家发现金星表面地形特征并没有出现在预期应该在的位置,因此怀疑金星自转速度似乎比之前测量的还慢了一些。

金星特快车是环绕金星运转探测器,它的VIRTIS仪器使用红外波段进行观测,因此可穿透金星大气中浓厚的云层,看到金星地表的地形特征。从VIRTIS资料,科学家发现金星地形特征的位置,与利用美国航太总署(NASA)麦哲伦号(Magellan)探测器在1990年代早期测量的金星自转速度所计算的预期位置,约相差了20公里左右。

▼上图为麦哲伦号的影像,下为金星特快车的影像。

这些观测资料,将有助于科学家判定金星究竟是液态还是固态核心,并进而了解金星的形成和演化状况。因为如果金星核心为固态,则其质量或许会集中于核心;如此一来,金星自转受到外力影响比较小,换言之,自转速度变动不大。此外,正确测量金星自转速度,对规划未来金星登陆任务也相当重要。影响金星自转速度的外力中,最重要的莫过于其浓厚的大气层。金星表面大气压力地球表面的90倍,并拥有高速天气系统。一般相信金星地表和如此浓厚的大气层之间的摩擦力,是改变金星自转速度的原因

地球其实也有类似的效应,来自大气的风和海洋潮汐,会逐渐改变地球自转速度。其中在一年期间,不同季节风场型态气温都会随着季节改变,光这种效应,就已足以使地球真正的「一天」的长度(称为恒星日)产生约1毫秒(millisecond)的差异(1毫秒=百万分之一秒)。

受到金星浓厚、支离破碎又有毒的大气阻挡,科学家一直到1980和1990年代,透过前苏联的金星(Venera)15与16号和NASA的麦哲伦号绕行金星过程中,以雷达(radar)来测绘金星表面,人们才得以首度窥见金星神秘的表面景观

此外,在麦哲伦号4年的任务期间,能慢慢观察探测器下方的地形特征随金星自转的位置改变情形,科学家由此估算出金星真正的一天长度(恒星日)为243.0185地球日。然而16年后的金星特快车号所测出的金星恒星日,比麦哲伦号的结果平均长6.5分钟;科学家以地球表面的雷达设备长期观察金星的结果,也与金星特快号相同。

DLR德国航太中心(German Aerospace Centre)行星科学家Nils Müller表示,刚开始发现麦哲伦号和金星特快车号两者测绘的金星地表地图不一致时,他们一度怀疑是自己计算错误,因为麦哲伦号的观测资料是相当正确的。

但在一再确认、不断检查每个想得到的误差可能性下,他们终于了解他们的计算并没有错,并开始寻找可能造成金星日长度短期紊乱变动的因素,但最后结论认为在长时间尺度下,这些段其紊乱变动因素到最后都会被平均掉,所以不太可能是短期因素造成的。

另一方面,其他近来的大气模型模拟结果显示金星可能有时间尺度长达数十年的天气循环(weather cycle)现象,可能导致金星自转周期的长期变化。此外,当金星和地球比较接近时,两者间的角动量(angular momentum)交换也可能是导致金星自转变慢的可能因素之一。(图、文/引用自台北天文馆网路天文馆网站)