零距離科學:地球曾經的「孿生姊妹」,金星為何變得暗淡無光?

零距離科學:地球曾經的「孿生姊妹」,金星為何變得暗淡無光?
金星曾經是一顆藍色星球,現在只餘下了無生機的荒漠、火山和毒霧。

我們想讓你知道的是

現在的金星,只剩下乾涸的表面,了無生機,二氧化碳佔了大氣的95%,天空飄浮著硫酸雲。為何,曾經的孿生姊妹,最後會分道揚鑣,一顆變得綠意盅然,一顆則是暗淡無光?

文:吳家亮(香港中文大學通識教育基礎課程講師)
圖:香港電台

曾經,地球並不是太陽系唯一的藍色星球。另一顆是金星,她比我們稍稍接近太陽,她也有海洋,大氣中也充滿著水分子,或許還有著生命的蹤影。這個「曾經」,已經要追溯到幾十億年前了……現在的金星,只剩下乾涸的表面,了無生機,二氧化碳佔了大氣的95%,天空飄浮著硫酸雲。

為何,曾經的孿生姊妹,最後會分道揚鑣,一顆變得綠意盅然,一顆則是暗淡無光?要解開這個謎團,就千萬不要錯過最新一集的《零距離科學》了!

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科學家已把金星的地貌成功繪製。

弱磁場惹的禍

地球和金星雖然體積相似、質量相似,但磁場則截然不同。地球就像一顆強力的磁鐵,所產生的磁場就像是地球的擋箭牌,讓我們免受太陽風中強烈紫外線的攻擊,還讓我們看到漂亮的極光呢!

可惜,金星的磁場卻是弱弱的。紫外線直接攻擊上層的大氣,把水分子分解為氫和氧,太陽風繼而把氫從金星帶走,迷失在浩瀚的太空中。本來,當金星的表面溫度不是太高,水蒸發的速度未算太快,水分子流失的情況還不太惡劣。

不過,好景不常,我們的太陽伯伯稍為增強了亮度。上升的溫度讓金星的海水加速蒸發,大氣濕度增加,而水蒸氣正是一種溫室氣體,吸收太陽輻射並反射至金星表面,溫度便升得更高了,形成了一個無可挽救的惡性循環。潮濕的大氣讓紫外線更容易遇上並分解水分子,久而久之,水分子有出無入,金星的海洋被徹底蒸乾了……

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金星與地球的體積和岩石成分相若,但缺乏一個強磁場,因此金星大氣層會被陽光的紫外線破壞。

板塊不移動

地球和金星的另一個分別在於地殼的厚度。在地球上,海底的地殼平均厚8公里,陸地的則不厚於30公里。金星地殼的厚度則大約為地球的兩倍。這造成了甚麼樣的差異?原來,這跟板塊移動有關。薄的地殼讓板塊有活動的可能,而厚的地殼則把岩石鎖死了。

在地球上,板塊移動讓大氣中二氧化碳的濃度維持著一個微妙的平衡。火山爆發是大氣中二氧化碳的自然來源。二氧化碳會溶於雨水,並讓其帶有微酸性,繼而侵蝕岩石,岩石中的鈣會跟二氧化碳結合成碳酸鈣(Calcium carbonate),並沉積於海床。板塊移動會把海床上的碳酸鈣帶往俯衝帶(Subduction zone),被岩漿熔解,回歸地底。

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火山爆發是金星內部散熱的途徑,二氧化碳隨岩漿噴出。

金星則只有火山爆發而沒有板塊移動,碳元素沒法完成地底來回地面的循環,二氧化碳只會不斷從地底噴出。當金星還有海洋和水循環時,二氧化碳還能以近似地球的機制,以碳酸鈣的形式沉積在海床。但是,當金星被蒸乾,大氣中的二氧化碳便無處可逃,濃度不斷上升至95%。

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金星的火山千奇百怪,有些頂部平坦,就像是大大塊的班戟。

金星移動城堡

二氧化碳的密度高,加上厚厚的大氣層,讓金星表面的大氣壓力大大增加,比地球表面高大約100倍,數值跟地球海平面下900米相若。此外,二氧化碳作為一溫室氣體,讓金星的表面溫度上升至攝氏465度,比距離太陽更近的水星的平均溫度還要高。高壓高溫的環境讓生物難以生存。那麼,金星是否完全不宜人類探訪呢?

那又不是!要知道,氣溫和氣壓會隨著所處高度而下降。科學家發現,在距離金星表面大約50至60公里處的高空,氣溫和氣壓跟地球表面是差不多的。倘若我們可以建立一個在半空懸浮的充氣基地,便能派遣太空人長駐金星,仔細研究我們這個姊妹行星的物理特徵。幸運的話,我們還能發現金星確有生命,從亙古存到如今,在高空大氣中飄揚呢(註:科學家在地球二十公里的上空也發現過細菌的蹤跡,因此這也不無可能)!

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在距離金星表面大約50至60公里處的高空,氣溫和氣壓跟地球表面相若,在此建立一個懸浮半空的充氣基地不無可能。

《零距離科學》(節目網站)集合世界各地有趣的科學紀錄片,網羅與大眾息息相關的科學資訊,啟發觀眾的好奇心和求知慾,節目逢星期五晚9時30分在港台電視31播映。本集於3月26日播出。港台網站及流動程式RTHK Screen視像直播及提供節目重溫。

責任編輯:Alvin
核稿編輯:Alex