帕克太阳探测器在可见光下拍摄到金星表面的第一张照片

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帕克太阳探测器在可见光下拍摄到金星表面的第一张照片

美国航天局的帕克太阳探测器(Parker Probe)从太空拍摄了金星表面的第一张可见光照片。 在金星厚厚的云层中,它的表面通常遮蔽在视线之外。 但在最近两次飞越地球时,帕克太阳探测器使用它的广角照相机,在可见光谱的波长(人眼可以看到的光线)对整个金星夜面进行拍照,并延伸到近红外线的波段。.

这些照片组成一段影片,显示出从地表发出的微弱光芒,显示出陆地、平原和高原等独特的特征。 在金星周围还可以看到大气中的氧气发光的光晕。

美国航天局总部太阳物理学部主任尼古拉·霍士(Nicola Fox)说:「我们对帕克太阳探测器至今为止提供的科学见解感到兴奋,它超出我们的预期。 我们很高兴在重力辅助机动过程中进行的这些新观察,可以用以意想不到的方式进行金星研究。」

天文学家称金星是地球的双胞胎,可以帮助科学家更加了解金星的表面地质、那里可能存在的矿物以及行星的演化。 鉴于行星之间的相似性,这些数据可以帮助天文学家探索为什么金星变得荒凉而地球成为绿洲。

华盛顿特区海军研究实验室的物理学家拜仁·伍德(Brian Wood)说:「金星从地球上来看,是天空中第三亮的天体,但直到最近我们还没有太多关于金星表面的数据,因为我们的视线受到金星厚厚的大气层挡住了,现在,我们终于第一次从太空看到它在可见光的表面。」

帕克太阳探测器广角照相机不仅看到云,还看到了金星的表面。 这些照片是如此惊人,以至于科学家在2021年2月的第四次飞行中再次打开相机。 在2021年的飞越期间,帕克太阳探测器的轨道完美地排列成广角照相机可以完整拍摄金星的夜面。

虽然云阻挡了来自金星表面的大部分可见光,但与近红外波长接壤的最长可见光波长可以通过。 在白天,这种红光在金星云顶反射的明亮阳光中消失了,但在黑夜中,帕克太阳探测器广角照相机能够捕捉到这种由表面散发出的令人难以置信的热量引起的微弱光芒。

金星的表面,即使在夜间,也大约是摄氏460度,金星的岩石表面明显发光,就像从熔炉里拉出来的一块铁。 当帕克太阳探测器经过金星时,广角照相机拾取从470纳米到800纳米的波长范围。 其中一些光是近红外光,我们看不到的波长,但可以感知为热。 还有一些在可见光范围内,在380纳米到约750纳米之间。

1975年,前苏联的金星9号登陆金星后首次展示它诱人的表面。 从那时起,雷达和红外线仪器进一步揭开金星的表面,这些仪器可以通过使用人眼不可见的光波长窥探厚厚的云层。 美国航天局的麦哲伦号在1990年代使用雷达建立第一张金星地图,日本宇宙航空研究开发机构的破晓号在2016年到达金星周围的轨道后拍摄红外线照片。 帕克太阳探测器的新照片将观测结果扩展到我们所能探测到的边缘的红色波长来增加这些发现范围。

广角照相机拍摄的照片显示金星表面的特征,例如:阿芙萝黛蒂高地(Aphrodite Terra)、特鲁斯高原(Tellus Regio) 和艾诺平原 (Aino Planitia) 。 由于高海拔地区比低海拔地区温度低了大约摄氏30度,因此它们在较亮的低地中显示为暗斑。 这些特征也可以在以前的雷达图像中看到。

除了观察表面特征,新的照片帮助天文学家更了解金星的地质和矿物构成。 加热时,材料会以独特的波长发光。 通过将新图像与以前的图像相结合,天文学家现在可以研究更广泛的波长,这样可以帮助确定金星表面的矿物。 这种技术以前曾用于研究月球表面。 未来的任务将继续扩大这一波长范围,这将有助于我们了解宜居行星。

这些资料还可以帮助天文学家了解金星的演化。 虽然金星、地球和火星都是在同一时间形成的,但它们今天却大不相同。 火星上的大气层是它的一小部分,而金星的大气层要厚得多。 天文学家怀疑火山活动在形成密集的金星大气层中发挥作用,但需要更多的数据来了解如何发生。 新的广角照相机照片可以提供有关火山如何影响金星大气层的线索。

除了表面发光外,照片像还显示金星边缘周围的一个明亮环,这是由大气中的氧原子发光引起。 这种称为气辉(airglow)的光也存在于地球大气层中,在太空中可以看到,有时在夜间从地面也可以看见。

虽然帕克太阳探测器的主要目标是太阳科学,但金星飞越正在为任务发射时未预料到的额外数据提供令人兴奋的机会。

广角照相机还对金星环绕太阳轨道散布尘埃环进行拍摄,用磁力探测仪器对金星大气中的无线电波进行直接测量,帮助天文学家了解在太阳11年的活动周期中,金星高层大气会发生变化。

2021年12月,研究人员发现金星后面流出的类似彗星的等离子体尾巴,称为尾射线(tail ray)。 新结果显示,这条粒子尾巴从金星大气层延伸近8,000公里。 这条尾巴可能是金星的水从它表面逃逸的原因,导致金星目前干燥和荒凉的环境。

【图、文:节译自美国航天局2022年2月9日新闻公布】研究全文刊登在2022年2月9日出版的《地球物理研究快报》;标题是:Parker Solar Probe Imaging of the Night Side of Venus

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