짧은
- 금성과 지구는 거의 똑같이 시작했습니다 그러나 어느 시점에서 행성들은 분기되었습니다. 지구는 계속해서 바다와 분위기로 갔다. 한편
- 금성의 표면은 생명에 불가피하게되었습니다. 그러나 우리의 이웃 행성은 여전히 활발한 화산과 초기 판 구조론의 힌트를 가지고 있습니다.
- 왜 금성이 밝혀 질 수있는 방식으로 진화 한 이유 많은 금성과 같은 외계 행성에 대한 생명의 가능성. 금성에 대한 새로운 사명이 필요합니다.
1982 년 매사추세츠 주립 기술 연구소의 행성 과학 부서에서 모든 사람이 이야기 할 수있는 모든 사람은 NASA의 최신 주력 미션 인 VOIR (Venus Orbital Imaging Radar)의 취소였습니다. 우리 중 하나 (Dyar)는 당시 그곳에서 대학원생이었습니다. (다른 두 사람은 여전히 대학과 초등학교에있었습니다.) 대학원생들은 복도에서 공개적으로 울었고 베테랑 교수진은 머리를 흔들 었습니다. 새로 선출 된 레이건 행정부는 우주 탐사에 대한 삭감을 제정했으며 Voir는 사상자 중 하나였습니다.
그 후 얼마 지나지 않아 과학자들은 남은 하드웨어로 만들어진 저렴한 가격의 우주선 (6 억 6 천만 달러)에 대한 계획을 함께 모았으며 기적적으로 미션을 구했습니다. 1989 년에 Magellan Orbiter는 금성에 대한 정찰 임무를 시작했으며 1990 년에는 궤도에있었습니다. 향후 5 년 동안 궤도는 근처의 global 레이더 이미지, 중력 데이터 및 태양에서 두 번째 행성의 지형도를 반환했습니다. 그것은 우리 이웃 행성에 대한 소비에트와 미국 임무의 긴 줄에서 가장 최근에 있었지만 1994 년 마젤란이 금성의 표면으로 뛰어 들었을 때 NASA의 금성 우주선에 대한 지원이 사망했습니다. 그 이후로 과학자들은 금성에 대한 반환 임무에 대한 25 개 이상의 제안서를 제출했으며, 일부 사람들은 리뷰위원회로부터 높은 순위를 받았지만 최근까지 승인 된 것은 없었습니다. Magellan이 수집 한 수십 년 전의 데이터는 금성 지구 과학의 기초로 남아있었습니다.
그러나 행성 과학자들은 결코 포기하지 않으며, 그럼에도 불구하고 우리는이 세상의 비밀을 밝히는 데 진전을 이루었습니다. Magellan 이후 유럽과 일본 우주 대행사는 금성에 성공적인 임무를 보냈으며, 대기를 이해하는 데 획기적인 노력을 기울였습니다. 한편 과학자들은 Magellan 데이터에 대한 새로운 분석을 수행하여 자매 행성의 교과서를 다시 작성하는 데 바빴습니다. 우리는 이제 화산이 금성에 만연하다고 생각하며, 과학자들은 행성의 거주성에 중요하다고 생각하는 판 구조론의 시작에 대한 힌트조차 발견했습니다. 새로운 이론적 모델은 또한 금성은 역사에서 상대적으로 늦게까지 표면에 액체 물이 있었을 수도 있습니다.
이 모든 것은 천문학의 또 다른 놀라운 발전과 일치합니다. 다른 태양계에서 수천 개의 외계 행성이 발견되었으며, 그 중 다수는 비너스와 같은 별과 거의 같은 크기와 거리입니다. 옆집 행성에 대해 우리가 배운 것은이 먼 거리에 접근 할 수없는 세계에 대해 우리에게 가르쳐 줄 수 있습니다. 특히, 금성이 생명을 주최 할 조건을 가졌는지 여부를 파악할 수 있다면, 우리는 은하수 전체에 걸쳐 금성과 같은 몸에서 살아있는 존재를 찾을 가능성에 대해 더 많이 알게 될 것입니다.
.exoplanet 아날로그
지금까지 발견 된 대부분의 외계 행성은 대중 교통 방법을 사용하여 발견되었는데, 천문학 자들은 세계가 전술함에 따라 발생하는 Telltale 밝기 변동에 대한 별을 지켜보고 있습니다. 이 기술을 사용하면 먼 행성의 크기를 측정 할 수 있지만 크기는 우리에게 너무 많이 알려줍니다. 결국, 외계인 관찰자가 대중 교통 방법을 사용하여 태양계를 보려면 금성과 지구가 거의 동일하게 보일 것입니다. 그러나 금성은 생명을 금지하는 반면, 지구는 지난 40 억 년 동안 지속적으로 거주 할 수있었습니다.
우리는 별의 거리를 측정하여 비슷한 크기의 행성을 더 차별화 할 수 있습니다. “거주 가능한 구역”은 바위가 많은 행성이 표면에 액체 물을 가질 수있는 별 주위의 지역입니다. 지구는 분명히이 영역에 있습니다. 우리는 금성은 실제로이 지역에 있었다고 생각합니다. 그러나 태양의 광도가 나이에 따라 증가함에 따라 거주 가능한 구역의 경계는 시간이 지남에 따라 바깥쪽으로 움직입니다. 금성은 이제이 범위를 벗어나 우리가“금성 구역”이라고 부르는 것을 차지합니다. 표면 조건이 너무 뜨거워 행성이 바다를 끓일 온실 분위기를 가질 가능성이 높습니다.
.금성과 지구는 지구에 바다를주는 사람들을 포함하여 매우 유사한 조건 하에서 형성되었습니다. 혜성 충격은 아마도 두 행성의 표면에 얼음을 가져 왔을 것입니다. 태양 바람 (태양에서 삐걱 거리는 전하 입자)은 두 표면에 얇은 수소 이온 층을 이식했을 가능성이 높습니다. 그리고 금성과 지구가 태양을 돌고있는 원시 먼지 디스크에서 쌓인 원형질체 였을 때, 수소와 다른 휘발성 물질, 쉽게 끓일 수있는 화학 물질을 모두 모았습니다. 초기 금성의 시뮬레이션은 지구의 표면이 지구보다 더 일찍 액체 물을 가졌을 수도 있고 약 10 억 년 전까지는 물이 있었을 수도 있음을 보여줍니다.
그러나 사실은 금성은 이제 금지되어야한다는 사실은 여전히 남아 있습니다. 무슨 일이에요? 금성은 모든 거주 가능한 행성의 최종 상태를 대표합니까, 아니면이 규모의 행성이 나올 수있는 여러 가지 방법 중 하나일까요? 이것들은 우리가 대답하기 위해 금성으로 돌아가고 싶은 주요 질문 중 일부입니다.
표면
금성에 대한 우리의 지식은 행성의 두껍고 유해한 분위기를 통해 보는 엄청난 어려움으로 인해 부분적으로 제한됩니다. 높은 위로, 황산 구름은 세계를 덮고 있습니다. 지상에서 공기압은 지구의 바다 표면 아래 3,000 피트 아래 수압과 비슷합니다. 대기는 너무 조밀하여 주요 성분, 이산화탄소는 가스와 액체 사이의 중간에 특성이있는 초 임계 유체 역할을합니다.
과학자들은이 분위기가 한때 지구와 같다고 생각합니다. 그러나 우리 세계와 달리 금성은 이제 태양풍을 격퇴하기위한 자기장이 부족합니다. 우리는 Eons에서 태양풍이 수소와 산소 이온에 분리하여 우주로 운반하여 지구의 물을 제거했다고 생각합니다. 지표수가 없으면 이산화탄소와 다른 가스가 내부에서 끊임없이 빠져 나오지 않으면이 화학 물질은 대기에 축적되었습니다. 이 대기의 온실 효과로 인해 금성의 표면 온도는 지구보다 화씨가 거의 800도 높습니다. 바위를 빛날 수있을 정도로 충분합니다.
금성 표면에서 우리가 가진 유일한 데이터는 1970 년대와 1980 년대에 닿은 4 개의 소비에트 venera 랜더스에 의해 수집되었습니다. 이 프로브는 지구의 잔인한 표면에서 몇 분 동안 만 살아 남았지 만 그 짧은 시간에 그들은 모여 화학적 조성의 거친 측정을 다시 보냈습니다. 이러한 독서 외에도 표면 광물학에 대한 우리의 지식은 Magellan의 레이더 측정에 대한 논란의 여지가있는 해석과 금성 조건 하에서 지구의 암석과 대기 가스 사이의 가능한 화학 반응에 대한 제한된 지식에 전적으로 달려 있습니다.
.연구원들은 대기에서 이산화탄소에 의한 가시 광선이 탈출하는 전자기 스펙트럼에서 여러“창”을 통해 보면서 궤도에서 비너스의 미네랄을 궤도에서 매핑 할 수 있음을 발견했습니다. 이 창문은 전형적인 행성 광물 올리 빈 및 피 렉센을 식별하기위한 중요한 영역과 일치하여 마침내 금성의 기본 성분을 결정할 수 있다는 희망을 제공합니다. 2006 년부터 2014 년까지 금성을 궤도에 둔 유럽의 금성은 우주선을 사용 하여이 창문 중 하나를 사용하여 남반구의 많은 부분을 통해 지구 표면에서 열선의 첫 번째 열 맵을 생산했습니다. 이 맵에는 지상의 미네랄을 식별 할 수있는 스펙트럼 기능 (피크 및 빛과 열기 딥)이 포함되어 있습니다.
이지도는 또한 많은 핫스팟을 식별합니다. 영역은 너무 많은 열을 방출하여 가장 가능성이 높은 설명은 최근 화산입니다. 이것은 오랫동안 침묵 한 달과는 달리 현대 화산이 가장 잘 고립 된 화성, 금성은 여전히 활동적이며, 발견은 지구의 삶에 대한 적합성에 영향을 미친다는 것을 보여주기 때문에 흥미 진진한 발견입니다.
.판 구조론
지구상에서 화산은 일반적으로 판 구조론과 관련이 있습니다. 이는 지구상의 대부분의 지질 학적 특징을 담당하는 큰 크러스트 조각의 변화와 슬라이딩. 판 구조론은 또한 장기 기후주기 뒤에 있으며 약 1 억 년 동안 발생하여 지구에서 생명이 생길 수있게되었습니다. 판 구조론은 지구의 미드-옥시 릿지에서 새로운 빵 껍질을 형성했으며, 지각의 층은 맨틀에 가라 앉을 수 있도록 허용했다. Tectonics는 또한 물, 이산화탄소 및 이산화황과 같은 휘발성 화학 물질을 지구 내 깊은 곳에서 대기로 내리고 다른 판 아래에 판이 미끄러 져 휘발성을 맨틀로 되돌려 놓았습니다.
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화산이 없으면 지표수가 적고 생명의 기원을위한 장소가 없을 것입니다. 이러한 휘발성 물질의 자전거는 지구의 대기를 유지하는 데 도움이되며, 이는 생명의 출현에 결정적이었습니다. 마찬가지로, 해양 생물이 육지로 진화하기 위해 해발 부력의 안정적인 플랫폼을 제공하는 대륙은 판 구조론의 산물입니다. 이러한 많은 이유와 다른 많은 이유 때문에, 금성은 판 구조론을 가지고 있는지, 그리고 왜 또는 그렇지 않은지를 이해하는 것이 중요합니다.
지구상에서 제한된 데이터에 따르면 판 구조론은 40 억 년 전에 일찍 시작되어 기록이 거의 없습니다. 우리는 행성이 현무암으로 덮인 세계, 아마도 바다와의 복잡한 특징을 가진 복잡한 움직이는 판 시스템으로 어떻게 전환되는지 알지 못합니다. 한 가지 주요 가설은 깃털이 불리는 깊은 지구 내부의 재료 한 덩어리가 표면으로 터져서 섭입을 시작한다는 것입니다. 뜨거운 깃털은 선립권 (빵 껍질과 상부 맨틀 포함)을 약화시키고 밀어내어 표면이 갈라 지거나 "균열"을 유발합니다. 깃털 머리의 압력은 지구와 금성에서 관찰 된대로 폭력적인 화산을 일으킬 수 있습니다. 갈라진 석판의 하중은이 층이 가라 앉고 프롬프트 서브 섭로를 유발할 수 있으며, 이로 인해 리소 스피어의 한 층이 다른 층 아래로 미끄러질 수 있습니다. 이 과정이 자주 발생하면 서브 덕트 플레이트가 연결되고 플레이트 구조론이 시작됩니다.
이것은 오늘날 금성에서 일어날 수 있습니다. 금성의 석판권은 이제 따뜻하고 얇습니다. 판 구조론이 시작되었을 때 지구가 돌아 왔을 때와 마찬가지로 돌아 왔습니다. 그리고 일부 데이터는 금성과 지상 섭취 구역의 기능간에 유사한 유사성을 보여줍니다. 한 가지 예는 알래스카 해안을 따라 바다 아래에있는 알레 우티 아 트렌치와 비슷한 금성과 모양이 비슷한 금성의 적도 근처의 원형 형성 인 Artemis Corona입니다. 과학자들은 그러한 금성 특징이 맨틀의 깃털이 표면으로 올라가서 빵 껍질을 밀어내는 지점을 나타냅니다.
또한, 최근의 실험실 실험 및 컴퓨터 시뮬레이션은 이러한 깃털이 빵 껍질의 상단 층을 통해 균열되는 서브 섭로를 유도하고 있음을 시사합니다. 특히, 실험은 왜 섭입이 원의 일부에서만 발생하는 것처럼 보이는지 설명합니다. 부서지기 쉬운 석판이 중앙에서 찢어지면서 종이가 연필로 찌를 때 종이가 다른 웨지로 찢어지는 것처럼 세그먼트로 나뉩니다. 석판이 가라 앉으면 서 계속 찢어져 세그먼트가 형성됩니다. 이 세그먼트가 합류한다면, 우리는 금성에서 판 구조론의 시작을 볼 것입니다.
이러한 기능의 기존 이미지는 해상도가 너무 낮아서 우리가보고있는 것을 확실히 알 수 없습니다. 그러나 금성의 판 구조론은 개발 초기 단계에있는 것으로 보인다. Magellan 관찰은 상호 연결된 플레이트의 증거를 보여주지 않습니다. 우리는 섭입이 시작된 곳에서 분리 된 지점을 보지 않고, 각각의 경우 깃털이 상승하는 것처럼 보이는이 원형 영역 중 하나 주위에 있습니다. 두 가지 질문이 뒤 따릅니다. 판 구조론은 왜 더 빨리 발전하지 않았으며, 지금 어떤 과정이 필요합니까? 금성이 시간이 지남에 따라 더 완전히 냉각되면서, 현재 개구부의 결함이 견딜 수있어 지구에서 지구에서 경험되는 플레이트 조각으로의 동일한 전환을 겪을 수 있습니다. 우리가 접시 지각학의 시작이 금성에서 펼쳐지는 것을 볼 수 있다면,이 과정과 그에 따른 대기 안정화는 거주 성 자체의 길에서 외계 행성에서 일반적 일 수 있습니다.
.더 나은 견해
우리는 태양에서 종종 사정 된 두 번째 행성에 새로운 주요 사명을 보내야 할 더 좋은 이유가 없었습니다. 고해상도 글로벌 이미징 및 스펙트럼을 통해 금성의 화산 및 가능한 판 구조론에 대한 설득력있는 질문에 대답 할 수 있습니다. 프로세스가 진정으로 발생하고 있습니까? 표면 활동은 지구 내부에서 일어나는 일과 어떤 관련이 있습니까? 온도와 같은 금성의 조건은이 지각 활동에 어떤 영향을 미칩니 까? 그리고 Crinkles 과학자들이 Tesserae라고 부르는 것과 같은 표면 특징은 과거의 젖은 시대입니까?
2019 년 NASA는 Discovery Missions라고 불리는 가장 작은 우주 프로브 클래스의 다음 그룹에 대한 제안을 요청했습니다. 우리 중 하나 (Smrekar)와 Dyar는 Veritas (Venus Emissivity, Radio Science, Insar, Topography 및 Spectroscopy)라는 제안 된 사명을 주도하고 있으며, 이는 그 어느 때보 다 훨씬 더 자세하게 표면을 매핑하는 것을 목표로합니다. 지형 해상도와 지구의 최초의 글로벌 구성 맵을 개선하기 위해 이미징 카메라 및 분광계를 포함한 여러 기기를 운반 할 것입니다. 또 다른 금성 미션 제안도 진행 중이며 2030 년경 잠정적 인 출시 날짜가 있습니다.
Magellan이 금성에 도착한 지 30 년이 지난 후, Magellan을 시작한 과학자 세대는 나이가 들고 은퇴하고 있습니다. 금성에 대한 사명은 이제 연구원들이 토치를 새로운 세대에게 전달할 수있게 해줄 것이며, 우리의 행성 자매가 지구와 다르게 진화 한 이유를 이해하는 데 더 가까이 갈 수 있습니다. 아마도 우리는 생명의 출현에 필요한 조건을 발견 할 수도 있습니다.
이 기사는 원래 Scientific American 320, 2, 56-63 (2019 년 2 월)의 "The Exoplanet Next Door"라는 제목으로 출판되었습니다.
doi :10.1038/ScientificArican0219-56
