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金星大氣有何神秘之處？更深入地觀察金星的云層！

金星以其覆蓋整個(gè)行星的硫酸云團(tuán)和以每小時(shí)數(shù)百公里速度移動(dòng)的超高速風(fēng)而聞名，但我們鄰近行星厚厚的云層使得科學(xué)家很難深入觀察它的大氣層。現(xiàn)在，研究人員利用紅外圖像來探測(cè)金星云層的中層，發(fā)現(xiàn)了一些意想不到的驚喜。這項(xiàng)發(fā)表在AGU《地球物理研究快報(bào)》上的新研究發(fā)現(xiàn)，這一中層云層顯示出多種隨時(shí)間變化的云型，與金星云層的上層非常不同，后者通常用紫外線圖像進(jìn)行研究。研究還發(fā)現(xiàn)，中層云的反照率發(fā)生了變化，或者說它們反射回太空的陽(yáng)光量發(fā)生了變化，這可能表明存在吸收太陽(yáng)輻射的水、甲烷或其他化合物。
金星大氣有何神秘之處？更深入地觀察金星的云層！
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【 金星大氣有何神秘之處？更深入地觀察金星的云層！】中間云層的運(yùn)動(dòng)，結(jié)合之前觀測(cè)，使研究人員能夠重建出一幅金星上10年風(fēng)的圖片，顯示出金星中間云層的超高速風(fēng)在赤道處是最快的，而且和上面的云一樣，速度會(huì)隨著時(shí)間而改變。這些新觀測(cè)結(jié)果可以幫助科學(xué)家更好地了解我們的鄰近行星，并為其他具有類似特征的行星和系外行星提供線索。日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA) ITYF研究員、這項(xiàng)新研究的主要作者哈維爾·佩拉爾塔(Javier Peralta)說：我們觀察到了完全意想不到的事件，發(fā)現(xiàn)，中間的云層并不像之前任務(wù)中發(fā)現(xiàn)的那樣那么安靜或無聊。
觀察金星的云層
這項(xiàng)新研究使用了日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)的赤月航天器拍攝圖像。赤月航天器于2015年12月抵達(dá)金星，其主要目標(biāo)是了解金星的超級(jí)自轉(zhuǎn)。超級(jí)自轉(zhuǎn)是一種令人困惑的現(xiàn)象，在土衛(wèi)六和許多系外行星上也能看到這種現(xiàn)象，它使大氣的移動(dòng)速度比固體行星快得多。金星需要243個(gè)地球日才能完成一次自轉(zhuǎn)。然而，這顆行星的大氣層繞金星一周只需要4個(gè)地球日——大約比行星自轉(zhuǎn)速度快60倍。在這項(xiàng)新的研究中，研究人員分析了赤月相機(jī)在一年多的時(shí)間里拍攝近1000張金星云層的紅外圖像。這架照相機(jī)的設(shè)計(jì)初衷是為了觀察位于地球表面50至55公里高空的中層云層。紅外線波長(zhǎng)的光子在被反射之前可以穿透云層更深，這使得科學(xué)家可以更深入地觀察云層。
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之前研究金星最上層云層的任務(wù)曾瞥見過中層云層，但未能利用紅外圖像對(duì)其進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的清晰觀察。為了觀察中天云團(tuán)是如何演變的，觀察它們的時(shí)間比以前任務(wù)要長(zhǎng)。赤月拍攝的新照片顯示，中層云層會(huì)隨著時(shí)間的推移而變化，這與金星的上層云層也有很大不同，后者位于約70公里的高度。有時(shí)，圖像顯示的是被明亮云層侵入的較暗云帶，這些云帶有時(shí)呈現(xiàn)出漩渦狀或斑駁狀。這些觀測(cè)結(jié)果暗示了對(duì)流，即大氣中熱量和水分的垂直運(yùn)動(dòng)。在地球上，對(duì)流可以引起雷暴。在其他時(shí)候，這些圖像顯示的云湍流程度較低，呈現(xiàn)出均勻的明亮或無特征，帶有多條條紋。從2016年4月到5月，金星北半球每隔四五天就會(huì)周期性地變暗。
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根據(jù)這項(xiàng)新研究，科學(xué)家們此前并沒有觀察到半球之間的這種差異，其原因還有待確定。這些圖像還顯示了其他罕見的云特征，包括2016年5月和10月在北半球延伸超過7300公里的鉤狀暗絲。赤月還在云層反照率中發(fā)現(xiàn)了意想不到的高反差。這項(xiàng)新研究表明，云層中可能存在能夠吸收紅外線波長(zhǎng)的化合物，或者云層厚度可能發(fā)生變化。科學(xué)家們還將赤月的照片與業(yè)余觀測(cè)者的觀測(cè)結(jié)果，以及歐洲航天局(ESA)的“金星快車”(Venus Express)和美國(guó)宇航局(NASA)的“信使號(hào)”(MESSENGER)等以往的任務(wù)相結(jié)合，重建了10年來金星的風(fēng)場(chǎng)。發(fā)現(xiàn)，在金星的中央云中，超級(jí)旋轉(zhuǎn)的風(fēng)在赤道處有時(shí)是最快的，在幾個(gè)月時(shí)間里，速度可以改變高達(dá)每小時(shí)50公里。
了解金星的超級(jí)自轉(zhuǎn)
這些發(fā)現(xiàn)可以幫助科學(xué)家更好地理解金星的超級(jí)自轉(zhuǎn)。佩拉爾塔認(rèn)為，金星表面的摩擦阻力和山波，以及太陽(yáng)周期性的加熱，可能是維持超級(jí)自轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素，因?yàn)樗鼈儨p緩或加速了風(fēng)的速度，并定義了它的長(zhǎng)期演化。由于大部分太陽(yáng)能都被云層吸收，而且那里也出現(xiàn)了速度最快的超旋轉(zhuǎn)風(fēng)，研究云層的幾層對(duì)理解風(fēng)是至關(guān)重要。
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科學(xué)家們懷疑金星云層和反照率的變化可能與行星的超旋轉(zhuǎn)有關(guān)，以及風(fēng)的動(dòng)量和能量是如何傳輸?shù)摹＝沂窘鹦浅?jí)自轉(zhuǎn)的原因及其與失控溫室效應(yīng)之間的潛在聯(lián)系，可能有助于科學(xué)家了解地球上與氣候變化有關(guān)的變化。這一發(fā)現(xiàn)還可以揭示太陽(yáng)系中其他天體的大氣超旋轉(zhuǎn)，比如土星的衛(wèi)星泰坦，以及離太陽(yáng)系非常近的系外行星。

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