金星的超能力——维持一片云的存在超过三十年
2016年9月5日，日本宇宙航空研究开发机构航天器赤月号(Akatsuki)上的红外摄像机拍摄到的金星图像。（图片来源:日本宇宙航空研究开发机构（JAXA））
金星上有许多奇奇怪怪的事情发生。其中有一个可辨认的天气模式，科学家们如今才意识到它已经在金星的大气中存在至少30年了。
外号“巨型黑云”，科学家首次从数据中注意到它的特征是来自于日本太空飞船赤月号的红外相机，其从2015年开始就围绕金星运行了。这片云非常巨大，能达到这颗星球赤道纬度的三分之一。在确认这一特征后，科学家们在这颗行星的类似红外观测档案中寻找它，并在整整三十年的相关数据中发现了它的特征
科罗拉多大学博尔德分校，大气与空间物理实验室的行星大气科学家、该现象新研究的主要作者凯文·麦古尔德里克告诉Space.com:“云层物理通常在非常短的时间尺度上运行。”
他说：“观察一个存在了几十年或者几个世纪的特征是很奇怪的一件事情。在行星大气中，自然环境总是在变化。 如果一件事持续很久，那才是夺人眼球的。”
麦古尔德里克指出，巨型乌云的特征有两个方面。他说，“最初，这被称为‘颠覆’。 这被认为是一个由明到暗的急剧转变，是可以重复的，”尽管它从赤道开始延伸到南纬30度左右，但这种转变只在经度上发生了几度。 “但在它的背后还有一个巨大的结构，几乎是半球大小的”——因此得名巨型黑云。
这整块黑云的运行轨道似乎与金星的其他云层不同，其每五天就会与金星发生一次撞击，比麦古尔德里克所说的“背景云”要快几天。
虽然巨大的乌云是在赤月号轨道飞行器收集的数据中首次发现的，但该航天器的位置并不适合破解这一特征的秘密。
探测器大部分时间都在离火星相当远的地方，基本上是为了看到以赤道为中心的全半球视图。 而且赤月号并没有携带一种叫做光谱仪的关键设备，这种设备可以让科学家分析光的图谱，并确定像这样奇怪的云是由什么构成的。
“仅凭赤月号的数据就想弄清楚到底是怎么回事是很棘手的。” 麦古尔德里克说，这一特征“不断重复出现，具有相当相似的形态，而且我们可以发现它是如何围绕行星移动的，”“但我们真的很难确定它到底发生了什么变化。”
麦古尔德里克说，尽管天文学家从1986年开始在地球上分散的观测中发现了巨大的黑云，但这些观测还不够一致，不足以让科学家拼凑出云的故事。 “他们有时会看到，其他时候则看不到，没有真正的规律或原因，因为这些观察非常零散。”
一名艺术家描绘的在金星上空的欧洲航天局的金星快车飞船。（图片来源:欧洲航天局）
参考另一艘飞船
麦古尔德里克和他的同事决定在金星快车任务收集的数据中寻找关于这一奇怪特征的潜在观测结果，该任务在2006年至2014年期间为欧洲航天局研究了这颗行星。
在这艘飞船上有一种仪器叫做可见光和红外热成像光谱仪。 与帮助科学家们发现巨大黑云的赤月号设备一样，该设备可以看到红外光，但它也可以补全赤月号数据中缺失的化学分析数据。
在基于这项工作的一篇新论文中，麦古尔德里克和他的同事利用金星快车号的数据试图了解急剧转变的两边发生了什么。 到目前为止，科学家们只分析了其中的一小部分数据，但麦古尔德里克说，他们已经开始拼凑出一幅图景，描绘出前面的云以及后面的云穿过云层时发生的变化。
麦古尔德里克说，例如，这一特征似乎会影响云层中硫酸和水蒸气的比例，以及云层的高度和云层中颗粒的大小。
除了分析更多的可见光和红外热成像光谱仪数据，麦古尔德里克说，他和他的同事希望在不久的将来，另一种类型的测量将成为现实，一种科学家用来了解大气中特定柱状粒子的大小。 这种类型的测量依赖于科学家们正在努力修复的赤月号上一个持续存在的故障仪器，古尔德里克的研究进行后，该仪器的最新进展也发表了出来。
在金星和地球上
麦古尔德里克说，尽管是在距离金星较远的地方对黑云进行红外观测，但能够承受金星表面恶劣条件的人可能不会注意到云从头顶经过时的变化。麦古尔德里克将金星表面在人眼中的样子与常见的野火烟雾场景进行了比较。
“这是一个非常有限的景观，它的亮度非常一致，这是因为光谱仪接收到的是对于各个方向的统一的散射光，”他说。 “如果你眼睛里有可见光感受器，站在金星的表面，你就会看到这种苍白、相似的颜色，这可能是大多数时候的样子。”
这个场景加上红外视觉可能会更有趣。麦古尔德里克说，在这种情况下，金星的表面在金星的夜晚看起来就像一个迪斯科舞厅，有着深邃、黑暗的夜空和超明亮的地面，也许还有巨大、黑暗或其他颜色的云，将一些红外光从上方反射回来。
麦古尔德里克说，无论巨大的黑云看起来像什么，从远处研究它也可以帮助科学家更好地理解地球大气中的现象。 他说:“（金星）在很多方面确实是我们所知的除地球之外最像地球的行星。” “与此同时，它在很多方面又与地球截然不同。”
大气只是其中一个具有相似但又有同特征的方面。例如，麦古尔德里克说，虽然他和他的同事们还不确定是什么现象导致了巨大的黑云，但他们目前的预感是，它与一种被称为开尔文波的大规模大气特征有关。
他说，科学家们已经知道这种波在金星大气层的较高高度起作用。开尔文波也发生在地球的大气层中——例如，El Niño和La Niña天气模式背后的复杂动力学就涉及到这种结构——但在地球上，局部天气已是如此，以至于更大的现象很难被发现。
“这些确实发生在地球上; 它们有点难以识别，”麦古尔德里克说。“在金星上，它们要明显得多。” 这一共性可能意味着，研究金星大气层也将有助于科学家更好地了解地球大气层。
对于像金星这样研究不足的行星来说，即便是能够识别出稳定的大气特征也是一种进步。
麦古尔德里克说:“能够识别这些重复的模式是最重要的。”“如果不认识到这些，我们就无法真正理解这个星球上发生了什么。 既然我们看到了这些，我们就有东西可以研究，有东西可以分析。”
BY:Meghan Bartels
FY:鲨鱼辣椒
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