金星上巨大的裂谷是构造活动最强烈的迹象之一。地球上存在类似的构造,包括非洲大裂谷,但金星上的裂谷可延伸长达10,000公里。
金星裂谷是否仍然活跃?
科学家们一直不确定这些巨大裂谷形成的时间。许多地球科学家假设它们形成于1亿多年前,仅仅是保存在该行星表面的古老地貌特征。
苏黎世联邦理工学院(ETH)的一项新研究挑战了这一观点。由地球与行星科学系地球动力学教授Taras Gerya领导的研究人员使用先进的计算机模型表明,金星上的一些裂谷可能比以前认为的要年轻得多。他们的工作也为关于金星是否在地质上仍然活跃的长期争论提供了新证据。
这项研究发表在《自然-地球科学》上。第一作者杨希在Gerya的指导下攻读硕士学位期间完成了这项研究。
新的三维模拟揭示了年轻的裂谷
杨希及其同事创建了首个关于金星裂谷的高分辨率三维计算机模拟。这些模型使团队能够更详细地重现这些结构,并对它们的形成方式提出更准确的解释。
以前的模拟主要是二维的,并且依赖于对行星材料行为的简化假设。这种新方法让研究人员对金星地壳如何随时间拉伸、移动和松弛有了更真实的认识。
结果表明,当裂谷在地质上尚年轻时,宽阔的隆起山脊(称为裂谷侧翼)会沿着裂谷的两侧发育。这些隆起的地貌特征在裂谷仍在移动时或移动停止后不久就会出现。
模拟还表明,金星裂谷的扩张速度可能比科学家曾经估计的要快。根据该模型,它们每年可以变宽约3到10厘米。
地壳松弛导致裂谷侧翼消失
研究人员发现,一旦构造运动结束,裂谷侧翼就会开始相对迅速地变平。随着裂谷系统的老化,其山脊变得更低、更宽,且轮廓不再那么JianCe。
这一过程与地球上发生的情况不同。在地球上,侵蚀作用逐渐磨损山脉和其他地貌。而在金星上,裂谷侧翼下沉是因为地壳在拉伸后缓慢松弛。
新模拟预测出的宽阔隆起的裂谷侧翼也出现在麦哲伦号探测器在20世纪90年代任务期间捕获的图像中。模拟结构与观测到的地貌之间的相似性加强了这样一种观点,即其中一些裂谷形成的时间相对较晚。
通过结合模拟结果和航天器观测,研究人员得出结论,金星的内部比以前假设的更加活跃和充满活力。
Gerya说:“这些结果有助于我们更好地评估金星上的构造活动。”
指导未来的金星任务
该模型可以帮助科学家识别地质活动可能仍在进行的区域。这些区域可能成为未来寻找活跃构造或火山活动迹象的任务的优先目标。
这些发现也可能提高科学家对岩石行星如何发育和演化的理解。研究人员希望这项工作最终能提供线索,使探测和研究太阳系外的岩石系外行星变得更加容易。
新任务将探索金星
随着NASA和ESA准备多项任务来调查地球的这颗邻近行星,科学界对金星的兴趣正在增长。
ETH地球物理学教授Paul Tackley和Taras Gerya正与他们的合作者一起为ESA的EnVision任务做出贡献。他们的团队正在开发金星轨道器将用于检查该行星表面的仪器。
EnVision计划于2030年代初发射。该任务将以更详细的方式研究金星,检查从行星核心到其高层大气的所有内容。