在温室气体占据主导地位之前,金星可能适宜居住并且与地球类似

在温室气体占据主导地位之前,金星可能适宜居住并且与地球类似

根据美国宇航局一组研究人员最近的模拟结果,如果金星在宇宙彩票中抽到的运气稍微好一点,我们的太阳系今天就可以拥有两颗宜居行星。然而,我们的邻居却是一片荒凉——而且可能会让我们对自己的未来有可怕的一瞥。

传统上,行星科学家认为金星的极高温度、二氧化碳饱和的大气层和凝结的地壳是其在太阳系中位置的必然结果。由于距离太阳太近,这颗不幸的行星从诞生之日起就注定要被烧成灰烬。然而,近年来,另一种可能性为这个简单的故事蒙上了一层阴影。根据本周在瑞士举行的行星科学会议上提出的模拟结果,在适当的初始条件下,云层可以保护金星免受阳光的猛烈照射,并使其数十亿年保持温暖湿润。在这种情况下,金星实际上可能是太阳系中第一颗宜居行星……直到某种未知的灾难将其淹没在二氧化碳中。

听起来是不是有点太贴近现实了?虽然我们的碳排放可能不会以同样的方式彻底摧毁地球,但金星的转变可能仍对人类具有重要的教训。

加拿大维多利亚大学的行星科学家柯林·戈德布拉特说:“如果金星上曾经存在生命,那么他们只有一个家园,而那个家园已经不再好了。”

两位维纳斯的故事

地球之所以能够保持活力(无论是从生物学还是地质学角度而言),是因为它凉爽的地壳和炎热的地核之间存在温差。较冷的岩石下沉,较热的物质上升,两者上下翻腾,使得地球上的大部分碳元素被锁在地下深处的岩石物质中。

金星未能维持这一循环,因此如今其大气中充斥着二氧化碳。问题在于其原因。根据传统的说法,变暖的太阳迅速将这颗年轻行星的海洋蒸发到天空中,形成稠密的大气层,以致命的效率捕获了进入的热量。最终,金星表面变得与内部一样热,从而阻止了地震和其他曾帮助金星释放热量的构造活动。美国宇航局戈达德太空研究所研究员、最新研究报告的合著者安东尼·德尔·吉尼奥 (Anthony Del Genio) 表示,如果没有构造混合,金星的地壳就会变得像“一个坚硬的盖子,内部不断积聚热量和压力,直到整个星球爆炸。”

根据对金星年轻而纯净的表面的观察,蒸发的海洋产生的热量使金星在几亿年前爆发。整个星球上都爆发了火山,二氧化碳充斥了大气层,这反过来又使金星变成了我们今天看到的毫无生命的岩石。

或者说,想法是这样的。

“我们的模拟表明,这种说法站不住脚,”德尔·吉尼奥说。该团队的工作考虑了五种可能的早期金星,并提出了另一种可能性:如果年轻的金星像年轻的地球一样在水中游动,并且潮汐或与附近天体的碰撞使其自转速度提前减缓(这两个大假设是合理的,但由于对金星的探测任务很少,因此尚未得到解答),那么它就会形成云层。而这将改变一切。

滚滚的云层将阳光反射回太空,阻止了加热过程。“即使太阳越来越亮,”德尔·吉尼奥说,“如果你从大量的水开始,就会有足够厚的云层来保持地球凉爽。”

根据该团队的模拟,寒冷的金星可能会在数十亿年的时间里保持海洋状态。这意味着没有潮湿的大气层,也意味着板块可以继续滑动——并将碳留在地下。

如果未来的探测器证实了有关水和自转的假设,科学家将需要找到金星爆炸的新解释。德尔·吉尼奥推测,这可能是一颗任性的行星撞击造成的,甚至是金星内部气流的随机波动造成的。“也许金星只是运气不好,在错误的时间发生了一些事情,”他说。

无论其原因是什么,一旦全球范围的火山爆发平息(这需要数亿年的时间),地球厚厚的二氧化碳外壳将使它不再适合居住。

金星:曾经的地球和未来的地球

既然金星曾经可能与地球相似,那么地球有朝一日也有可能变得与金星相似。事实上,随着太阳继续变亮,地球几乎肯定会变成一个炽热、死亡的金星孪生兄弟。幸运的是,我们还有大约 10 亿年的时间来解决这个问题(有人推测,重定向彗星的引力可能会将地球拉离太阳更远)。

但是,听到一个星球因二氧化碳大量排放而死亡的消息,如果不考虑气候危机,就很难不去想,因为开采和燃烧化石燃料几乎就是金星火山的产物。这里有一个难得的好消息:要引发金星所经历的那种海洋沸腾、地壳锁定的末日决战,人类必须非常努力地燃烧每一个可用的化石燃料分子,然后再燃烧一些,将大气中二氧化碳的浓度从大约 400 ppm 提高到数万 ppm。

戈德布拉特说:“这取决于我们对新型化石燃料的热情。”戈德布拉特本人之前曾研究过所谓的失控温室效应,即气体排放量达到足以将我们所有的水变成蒸汽的水平。那篇论文的结论是,人类活动可能不足以让我们达到那个特定的无可挽回的地步,但这并不意味着它永远不会发生。“我不是说这很容易,”戈德布拉特说,“但并非不可能。”

尽管如此,微生物和蟑螂仍可以轻松呼吸,因为人类可能无法永久破坏地球散发多余热量的能力。不幸的是,对于我们其他人来说,人类灾难和大规模灭绝的门槛要低得多。

就像在金星上一样,我们的最终命运可能取决于云层。初步研究表明,如果碳浓度远远超过 1,200 ppm,我们可能会失去这些毛茸茸的朋友,并经历两位数的变暖。“这不会蒸发海洋,但会毁灭我们,”戈德布拉特说。

当然,早在气候变化席卷天空之前,它就已经对人类文明构成了严重挑战。气候科学家和政策制定者希望将气温升高控制在 1.5 到 2 摄氏度之间(碳浓度低于 450 ppm),以最大限度地提高社会适应地球变暖的机会。

尽管人类可能永远不会像金星那样将其家园星球改造成金星,但我们孪生兄弟的地狱状态提醒我们,宇宙并无保证。如果我们想要某种程度的稳定,就必须自己设计——或者至少要更加努力,停止测试地球的极限。“像我们这样的星球也可能出错,”戈德布拉特说。“这给了我们一个终极教训,为什么作为全球主导物种,我们必须照顾好我们的星球。”

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