金星的大氣層中發現巨大的「凸塊」!

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它可能是所見證過最大的引力波

發現一個巨大的弓形「凸塊」在金星的上層大氣中,天文學家正在試圖解釋它如何能夠承受比金星本身旋轉更快的硫酸雲湧流。

他們最好的猜測是,這個奇怪的長1萬公里(6,214英哩)的結構是可能是在太陽系所見證過最大的引力波(gravity wave)的結果。但有一個問題,科學家不認為引力波能夠形成這個高掛在大氣中的凸塊

你可以在上面的紅外線照片看到這個巨大的波,從金星的北極到南極,被日本的破曉號(Akatsuki)探測器在12月發現。

連續四天,它控制了在地表上方大約65公里(40英哩)處相當炎熱和濃密的大氣,並且怪異地靜止不動,甚至面對金星傳奇性的每小時359公里(每小時223英哩)的風。

但隨後從雲層上方突然消失,就和出現時一樣迅速。

隨著太空船耐心等待這個波重新出現,歐洲的金星特快車(Venus Express)太空船在為期10年的任務期間,發現很多類似的結構。科學家現在負責解釋這個奇特現象。

金星探查機拂曉號(Akatsuki)太空船背後的團隊表示,所有的證據都指向凸塊是一個巨大的引力波,當流體物質,例如液體、氣體或等離子體,被推擠出平衡位置時發生的。

他們認為,考慮到金星硫酸風強烈的速度和形狀時,唯一可以承受所有這一切的結構是一個巨大的引力波,儘管事實上沒有人預測到它們可以長到這麼大。

這個團隊報告:「現有的研究顯示出停滯引力波存在的直接證據,並且進一步顯示這類停滯引力波可以有非常大的尺寸,或許是在太陽系中所觀察到的最大的。」


 4天的延伸。Credit: JAXA/Taguchi et. al., 2017

對於這種實在不太可能存在於金星大氣層中這麼大的東西,提供一些背景資料。這顆熾熱的行星擁有厚厚的硫酸雲,比沿著軸線自轉的金星更快速地向西移動。

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但儘管那些酸性雲很快,金星的自轉卻是極其地慢,金星的一天比它的公轉還要長。

這種現象稱為超旋轉(super-rotation)。它導致金星整個上層大氣看起來像一個模糊的高速雲,頑固地在雲層頂端形成一個令人驚嚇的1萬公里長的波。

那麼,這種明顯的引力波是如何形成呢?

首先,引力波完全不同於重力波(gravitational wave),所以不要把兩者混淆在一起。

重力波是在太空中的波紋,在2016年年初被直接偵測到。這是自從愛因斯坦在100多年前預測以來,第一次偵測到。

另一方面,引力波更為簡單,在地球上就有;基本上只是行星大氣密度的波紋或干擾。

金星巨大引力波的形成被認為是由於高聳的山脈。

正如艾瑪‧葛雷‧埃利斯(Emma Gray Ellis)對連線雜誌(Wired)解釋,如果風在不平坦的表面上快速流動,例如鋸齒狀的山脈,或者甚至是湍急的海洋,張力會在空氣粒子想要向上移動而引力想要拉下它們之間產生。

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圖示在金星表面上的風被一座山推擠向上,導致在大氣上層的張力減慢高空的風。Credit: ESA

這種對平衡的推擠是導致地球引力波的原因,就像在巴塔哥尼亞(Patagonia)的安地斯山脈(Andes)。而拂曉號團隊表示,這種不斷出現在金星高地的現象並不是巧合。

他們認為金星表面上的風,在連續撞擊隱約出現在金星赤道附近的4,500公尺高(14,764英呎)的阿芙羅狄蒂山脈(Aphrodite Terra mountain range)時,引發巨大引力波的形成。

研究人員之一、來自日本立教大學(Rikkyo University)的田口眞(Makoto Taguchi)告訴埃利斯:「我們假設高地是產生停滯引力波的關鍵,因為大多數的弓狀物(到目前為止已經發現超過15個)出現在高地上的中心處。」

儘管研究人員對他們的解釋有信心,但仍然有許多問題存在,包括引力波如何一開始在金星表面上這麼高的地方產生的謎。

這個團隊希望隨著進一步的觀察來處理這個問題,並且隨著這個洞察,我們可能最終能夠回答一個更大的問題:金星瘋狂的超旋轉是如何發生?

沒有參與這項研究的加州大學洛杉磯分校(University of California, Los Angeles)地球物理學家杰拉德‧舒伯特(Gerald Schubert)告訴連線雜誌:「我們不完全理解大氣是如何形成這個超旋轉狀態,但引力波是一個促成因素。」

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「這個特徵可能至少部分是由引力波引起,將告訴我們更多有關它們在大氣動力學(atmospheric dynamics)中的作用。」

這項研究發表於自然地球科學(Nature Geoscience)期刊

來源:ScienceAlert