研究終于發現金星上的一座活火山 _金星

基于麥哲倫雷達數據拍攝的金星上馬阿特蒙斯的透視圖。Credit: NASA/JPL
據美國物理學家組織網（by David Rothery, The Conversation）：金星的大小、質量和密度幾乎與地球相同。因此，它應該以與地球相同的速度在其內部產生熱量(通過放射性元素的衰變) 。在地球上，熱量泄漏的主要方式之一是通過火山爆發。平均每年至少有50座火山爆發。
但是，盡管我們已經觀察了幾十年，直到現在，我們還沒有看到金星上火山爆發的清晰跡象。阿拉斯加大學費爾班克斯分校的地球物理學家羅伯特·赫里克進行了一項新的研究，他在休斯頓的月球和行星科學會議上報告了這項研究，并發表在《科學》雜志上，這項研究最終發現了金星上的一座火山。
研究金星的表面并不簡單，因為它有一個稠密的大氣層，包括45-65公里高度的完整云層，這對大多數波長的輻射都是不透明的，包括可見光。從云層上方獲得地面詳細視圖的唯一方法是通過軌道航天器向下發射的雷達。
一種被稱為孔徑合成的技術被用于構建表面的圖像。這結合了從地面反彈回來的雷達回波的不同強度——包括傳輸和接收之間的時間延遲，加上頻率的輕微變化，對應于航天器是靠近還是遠離特定回波的來源。由此產生的圖像看起來很像黑白照片，只是較亮的區域通常對應于較粗糙的表面，較暗的區域對應于較光滑的表面。

2016年12月，日本曉號宇宙飛船在紫外光下看到的金星 ?？床坏奖砻?。Credit: ISAS/JAXA
美國宇航局的麥哲倫探測器從1990年8月到1994年10月圍繞金星飛行，并使用這種雷達技術以最高約100米的空間分辨率繪制了這顆行星的表面。它表明超過80%的表面被熔巖流覆蓋，但最近最年輕的熔巖流是如何爆發的，以及今天是否會繼續爆發，在接下來的三十年里仍然是一個謎。
有各種各樣的跡象表明，宇宙飛船窺視著云層，有時還穿過云層——這表明那里的巖石如此年輕，以至于它們的礦物質尚未因與酸性大氣的反應而改變，新噴發的熔巖也是如此。還探測到了可能與活躍熔巖流相對應的熱異常，大氣中二氧化硫濃度的暫時局部波動也是如此——這是火山爆發的另一個潛在跡象。但是這些都不完全令人信服。
發現火山噴口

140公里寬的麥哲倫雷達金星圖像顯示熔巖流(明亮，因為它們是粗糙的)已經開始侵占一個古老的撞擊坑。Credit: NASA/JPL
這項新的研究現在似乎已經解決了這個問題，揭示了地表的變化確實是火山活動的結果。作者花了數百個小時比較麥哲倫雷達拍攝的金星部分圖像，這些圖像已經拍攝了不止一次，以尋找表面新的或變化的特征。
他們把注意力集中在最有希望的火山地區，最終發現了一個例子， 1991年10月記錄的圖像細節與同年2月的圖像細節不同。他們所看到的變化最好解釋為那段時間內的火山爆發。
使用雷達圖像來驗證表面變化是很棘手的，因為即使是不變的表面，其外觀也會因表面坡度和觀察方向的不同而不同。然而，研究人員進行了模擬，以驗證觀察到的變化不是由這些事情引起的。

1991年2月和10月，Maat Mons山頂北部的活火山噴口特寫。在這兩個日期之間，火山口擴大并改變了形狀，新的熔巖流似乎出現了。Credit: NASA/JPL
成對的圖像顯示了一個最初近圓形的火山口，直徑約1.5公里，在2月至10月間向東延伸，面積擴大了一倍。它也變得更淺，作者認為火山口是一個部分坍塌的火山噴口，在10月份大部分被新的熔巖填充。
也可能有新的熔巖流沿著斜坡向下延伸幾公里，到達火山口的北部，這些熔巖流要么淹沒了火山口邊緣，要么從相關的裂縫中泄漏出來。這座活火山口高高地坐落在瑪特蒙斯上，它是金星上最大的火山之一，其山頂高出周圍平原5公里。
未來的任務
大多數行星科學家已經預計金星會有火山活動。現在人們關注的焦點肯定會轉向金星上火山爆發的頻率和地點。最令人驚訝的是，有人花了這么長時間才找到表面變化的證據，這些證據已經潛伏在麥哲倫數據中30年了。

馬特蒙斯。箭頭指向1991年爆發的火山噴口的位置，它太小了，以這樣的比例顯示不出來。Credit: NASA/JPL
發現和研究正在進行的火山活動的可能性是美國宇航局Veritas任務和歐空局EnVision任務(均于2021年獲得批準)的主要驅動力之一。每艘都將攜帶比麥哲倫更好的成像雷達。EnVision計劃在2034年到達金星軌道。本來Veritas早在幾年前就應該在那里了，但是時間表一直在拖延。
美國國家航空航天局的達芬奇任務可能會比他們提前一兩年到達，在其下降過程中提供云層下方的光學圖像，從現在起大約十年后，我們將迎來一個激動人心的時刻。