金星上是否曾有生命?构造线索指向宜居的过去(组图)
由布朗领导的研究小组所做的模拟提供了金星曾经有过板块构造的证据--这一发现为金星上存在早期生命的可能性打开了大门，也让人们对金星的历史有了更深入的了解。新的研究发现，金星--科学家们眼中的炙热荒原--可能曾经有过与地球早期类似的板块构造运动。这一发现为金星上早期生命的可能性、金星的进化历史以及太阳系的历史提供了诱人的想象空间。
最近的一项研究颠覆了我们对金星的认识，表明金星曾经具有类似地球的板块构造。根据金星目前的大气成分得出的这一论断，预示着这颗行星可能在数十亿年前就已经孕育了生命。资料来源：NASA/JPL由布朗大学研究人员领导的科学家团队在科学杂志《自然-天文学》上撰文，介绍了利用金星大气数据和计算机建模得出的结论：金星目前的大气成分和地表压力只有在早期的板块构造形式下才有可能形成。在地球上，这一过程经过数十亿年的强化，形成了新的大陆和山脉，并导致化学反应，稳定了地球表面的温度，从而形成了更有利于生命发展的环境。
尽管金星是一片炙热的荒原，但由于在大小、质量、密度和体积上的相似性，这颗行星经常被称为地球的姊妹行星。图片来源：NASA/JPL
对比金星和地球的地质路径
另一方面，金星，地球的近邻和姐妹行星却朝着相反的方向发展，如今它的地表温度足以融化铅。一种解释是，人们一直认为金星有一个所谓的"停滞的盖子"，这意味着它的表面只有单一的板块，只有极少量的运动和气体释放到大气中。
新论文认为情况并非总是如此。为了解释金星大气中存在大量氮气和二氧化碳的原因，研究人员得出结论，金星一定是在行星形成后的某个时期，即大约 45 亿至 35 亿年前，发生过板块构造作用。论文认为，早期的板块构造运动和地球上一样，在板块移动的数量和移动的程度上都是有限的。地球和金星上也会同时发生这种运动。
这项研究的第一作者马特-韦勒（Matt Weller）说："其中一个重要的启示是，我们很有可能在同一太阳系中同时有两颗行星在板块构造机制下运行，这种构造模式与我们今天在地球上看到的生命模式相同。"
对远古生命和行星宜居性的影响
这支持了远古金星上存在微生物生命的可能性，并表明这两颗行星--位于同一太阳邻域，大小差不多，质量、密度和体积也相同--在分化之前一度比以前想象的更加相似。这项工作还凸显了一种可能性，即行星上的板块构造可能只是时间问题--因此，生命本身也可能是时间问题。
该研究的合著者、布朗大学地球、环境和行星科学助理教授亚历山大-埃文斯（Alexander Evans）说："迄今为止，我们一直从二元论的角度来看待构造状态：要么是真的，要么是假的，而且在行星的整个存在期间要么是真的，要么是假的。这表明，行星可能会在不同的构造状态中进进出出，而且这种情况实际上可能相当普遍。地球可能是个例外。这也意味着我们可能有行星在可居住性之间过渡，而不仅仅是持续可居住性。"
大气研究的重要性
论文称，当科学家们希望了解附近的卫星--比如木星的木卫二，它已证明具有类似地球的板块构造--以及遥远的系外行星时，这一概念将是重要的考虑因素。
研究人员最初开始这项工作是为了证明遥远的系外行星的大气层可以成为它们早期历史的有力标记，之后他们决定在更近的地方研究这一点。他们使用金星大气层的当前数据作为模型的终点，并假定金星在整个存在过程中都有一个停滞的盖子。很快，他们就发现，就目前大气层中的氮和二氧化碳含量以及由此产生的地表压力而言，再现金星目前大气层的模拟结果与金星目前的状况并不相符。
随后，研究人员模拟了地球到达今天的位置所必须发生的情况。最终，当他们考虑到金星历史早期有限的构造运动，以及今天存在的停滞盖模型时，他们几乎完全吻合了这些数字。
总之，研究小组认为，这项工作证明了大气层的概念及其洞察过去的能力。埃文斯说："我们仍处于利用行星表面了解其历史的模式中。我们第一次真正表明，大气层实际上可能是了解行星一些非常古老的历史的最佳途径，而这些历史往往没有保存在行星表面。"
DAVINCI 将派出一个直径一米的探测器，冒着金星表面附近的高温高压，探索从云层上方到地表附近的大气层，那里可能是过去的大陆。在最后几千米的自由落体下降过程中（如图所示为艺术家印象），探测器将首次捕捉到金星最深层大气的壮观图像和化学测量数据。图片来源：NASA/GSFC/CI 实验室
即将进行的研究和结论
即将执行的 NASA DAVINCI 任务将测量金星大气中的气体，这可能有助于巩固研究结果。与此同时，研究人员计划深入研究论文提出的一个关键问题： 金星上的板块构造发生了什么变化？论文中的理论认为，金星最终变得太热，大气层太厚，干涸了构造运动的必要成分。
布朗大学地球、环境和行星科学系教授、论文合著者丹尼尔-伊巴拉（Daniel Ibarra）说："金星在某种程度上基本上耗尽了能量，这就给这一过程踩了刹车。"
研究人员韦勒说，这一过程的细节可能会对地球产生重要影响："这将是了解金星、金星的进化以及最终地球命运的下一个关键步骤什么样的条件会迫使我们沿着类似金星的轨迹前进，什么样的条件可以让地球保持宜居状态？"