金星由于大小与地球相似,因此常被称为是地球的姊妹星。不过,在过去的观测研究中并没有发现金星拥有和地球一样的板块隐没带,令人猜想金星的地壳会因火山活动而越来越厚。近期由美国太空总局(NASA)资助的研究发现,金星的地壳厚度可能不如科学家们的想象。

这张金星表面的照片以东经180度为中心,是由麦哲伦任务以合成孔径雷达获得的数据,马赛克拼贴而成。(Source:NASA)

地球的岩石地壳是由缓慢移动的巨大板块组成,这些板块彼此之间会互相推挤与碰撞,进而形成褶皱和断层。当两块板块碰撞时,较轻的板块会滑到密度较大的板块上方,迫使较重的板块进入地函,这个过程被称为隐没。隐没的板块逐渐下沉到地球内部,同时在高温和高压下变质、熔融,产生地表的火山活动。

然而,在金星上并没有发现如地球一般的板块边界。但与此同时,金星表面的火山活动却相当活跃,常年累积下来可能会让金星的地壳变得越来越厚。近期由NASA林登·詹森太空中心的科学家Justin Filiberto等人组成的团队,利用过去金星探测所获得有限的表面玄武岩组成,以计算机进行金星的地质模型模拟,赫然发现金星的地壳平均厚度仅约40公里,最厚处约65公里,和地球相差不远。

通过玄武岩和碱性玄武岩成分的岩石学模型模拟5-25°C/km的热梯度状况下的地壳成分和厚度。为简单起见,含有石榴石的矿物组合被归类为石榴石变辉长岩(以深红色显示),不含石榴石的矿物组合被归类为变辉长岩(以蓝色显示),而实际矿物学可能有所不同。虚线表示可能的最大地壳厚度,上升的岩浆(红色)表示地壳和地函开始融化之处。(Source:Nature)

Filiberto解释:“根据我们的模型,随着地壳变厚,其底部会变得非常致密。最后要不是脱落成为地函的一部分,就是变得够热而熔化。”因此,虽然金星没有移动的板块,但其地壳内部确实会让岩石经历变质过程。Filiberto认为他们的新模型解释了金星表面物质如何回到内部的循环模式,一种不同于地球,形成熔岩与火山的方式。

科学家们希望能够收集更多观测数据来让模型更加完整。计划中的探测任务包括NASA的DAVINCI(金星深层大气惰性气体、化学和成像调查)和VERITAS(金星发射率、无线电科学、InSAR、地形和光谱学)以及与欧洲太空总局(ESA)合作的Envision。这些计划或将有助于确认金星岩石变质和循环过程,并说明地质活动与火山和大气演化之间的关联。

(首图为示意图,来源:NASA)