太阳系最狂野的行星——金星为什么没有潮汐锁定?
来源:中国数字科技馆
当两个物体在空间中靠得足够近时,它们的引力就会起到刹车作用使其减速,直到其中一个的旋转“锁定”到与其轨道相匹配。
这种潮汐锁定意味着较小的天体的一面永远面对较大的天体——这就是为什么我们从地球上只能看到月球的一面的原因。
而地球的孪生兄弟——金星,却位于潮汐锁定的边缘。它离太阳如此之近,几乎可以被太阳潮汐锁定,但它却并没有。

* 2012年的金星凌日轨迹
金星绕太阳公转一圈需要约225天,自转一周需要约243天。更重要的是,与其他行星不同,它绕太阳的公转方向正好相反。
这是一个小的差异,但也是最重要的一个差异。阻止金星完全锁定的一个原因是它厚厚的、狂暴的大气层,它在短短4天内围绕金星旋转(每96小时旋转一次)——比金星本身自转的速度快60倍。
根据加州大学河滨分校的天体物理学家斯蒂芬·凯恩的说法,这意味着我们在研究金星以及其他围绕恒星运行的行星时,需要更多地关注这颗行星的大气。

凯恩解释说:“我们以往认为的大气层是行星表面一层薄薄的、几乎独立的层,与行星固体部分的相互作用很小。但金星的大气层告诉我们,它是行星完整的一部分,影响着行星的一切,甚至是行星的旋转速度。”
金星的大气层非常狂野——这也是为什么地球和金星在许多方面如此相似,却又构建了如此不同世界的关键特征之一。
枝繁叶茂的宜居世界(地球)和有毒的酸性地狱(金星)之间到底有什么区别?这也是行星科学家们亟待解决的难题。
在金星上,由于超旋转现象,大气运动异常迅速,导致风速超过每小时400公里。
这种超自转导致大气对行星表面产生拖曳作用,其结果就是行星自转速度放缓,同时也抵消了太阳引力的控制,防止了潮汐锁定。
缓慢的逆行自转,意味着金星上的一天——从日出到日落,大约要持续117天。厚重的、有毒的大气层捕获了太阳的大部分热量:只有3%的阳光到达金星表面,其余的则被大气层吸收。这造成的结果就是,除了太阳以外,金星的表面是太阳系行星中最热的:平均温度约为482摄氏度。
“难以置信,这与在地球上的体验截然不同。”凯恩说,“站在金星表面就像站在温度超高的海洋底部。你完全不能呼吸。”
由于大气层截留了大部分太阳辐射,金星只保留了热量,这就造成了一种失控的温室效应。我们不知道潮汐锁定在这种温室效应中扮演了什么角色,但这可能会为研究金星提供一些线索。
我们发现的大多数系外行星都离它们的主恒星非常近,因此,有许多这样的星球会被潮汐锁定。
正如我们所知,一颗有着失控的温室效应的行星不适合生命居住,而弄清楚潮汐锁定如何影响可居住性,将帮助我们识别围绕其他恒星运行的宜居世界。
在寻找宜居系外行星时,天文学家寻找的对象之一是与地球大小差不多的物体。但仅仅是地球大小是不够的。
金星和地球差不多大,但任何地球生物都无法在那里生存。仅仅用地球作为系外行星的模型,即便是潮汐锁定的行星,可能也不会产生准确的结果。
凯恩说:“金星是我们获得正确研究模型的机会,这样我们就可以了解其他恒星周围行星的表面环境。我们现在主要使用地球模型来解释系外行星的属性,而金星的运作模型告诉我们,外星世界还有很多种可能。”

(科幻世界 独家编译)
本文来自: sciencealert
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