金星一天多長？讓我們揭開這位近鄰神秘的面紗_風聞

　　原作：Christopher Crockett

　　編譯：鄭修肸 魏麟鑑

　　校譯：牧夫天文校對組

　　編排：王璞

　　後台：庫特莉亞芙卡 李子琦  徐⑨坤 胡永葳

　　原文鏈接：

　　https://newsroom.ucla.edu/releases/cracking-the-mysteries-of-venus

　　金星是個謎一般的存在，我們就在她隔壁，卻對她瞭解甚少。在正常情況下（排除超新星爆發、火流星等突發天象），從地球看，金星是除了太陽、月亮和人造衞星以外最亮的天體，實際上金星可謂是人間煉獄：在渾濁且厚重的雲層之下，是酸雨不斷、鉛都液化嚴酷景觀。

　　圖源：NASA/JPL-Caltech

　　圖源：NASA/JPL

　　目前，對地球安全的最新觀測結果正揭開金星一些最基本特徵的面紗。在過去的15年裏，加州大學洛杉磯分校領導的一個研究小組不斷將雷達信號從地球表面發射出去並接收到金星反射回的信號，從而確定了金星上一天的精確時長、金星的軸傾角及其核心的大小。這項研究結果發佈在《自然·天文學》上。

　　“金星是我們地球的孿生姊妹，而我們卻對她的這些基本性質尚且未知。”在加州大學洛杉磯分校教授地球學、行星學和宇宙學並領導該項研究的呂克·馬戈特感慨道。

　　地球與金星有諸多共同點：巖質行星，幾乎相同的半徑、質量和密度，但她們卻各自步入了風馬牛不相及的“演化之路”——兩者的環境有着天壤之別。而諸如“金星一天有多少個小時”這類基本原理或基礎知識則為我們理解這些鄰近行星的不同過往提供了關鍵的信息和數據。

　　金星自轉狀態和自轉軸方向的變化揭示了其內部的質量是如何分佈的。反過來，我們對其內部結構的認識又能推導出金星的形成、火山爆發的歷史以及時間是如何塑造出金星地表面貌的。此外，如果沒有關於金星如何運動的精確數據，在未來任何嘗試的着陸都可能偏離預計抵達點30千米。

　　“事實上，如果沒有這些精確的數據和測量，我們將是一羣‘無頭蒼蠅’。”

　　新的雷達測量結果顯示，金星上的一天平均是243.0026個地球日——差不多是地球上一年的三分之二。更有甚者，金星的自轉速率也一直在變化，每次測量的結果都會與之前測量的值有偏差——或稍大，或略小。該研究小組單獨利用每組的觀測數據估算了金星一天的時長，發現都至少有20分鐘的差距。

　　“這也許就解釋了此前的估算何以總是彼此不一致。”

　　金星厚實的大氣層可能是造成這些變化的“罪魁禍首”，這是因為，她表面的大氣環流與堅硬的巖質地表因摩擦交換了大量動量，或加速、或減速了其自身的自轉速率。同樣的情況也發生在地球身上，但這對金星的影響更為顯著，因為金星大氣層的總質量是地球的93倍，因此對於地球來説，大氣層與地表摩擦導致的動量交換更少——對地球自轉速率的影響只是每天增加或減少1毫秒。

　　該研究小組也發現，金星自轉軸傾角為2.6392°（地球自轉軸傾角大約為23°），這比此前估計的數據在精度上提高了十倍。大量的雷達測量數據表明，金星自轉軸的方向一直在改變（自轉軸的“進動”），追蹤它搖擺的頂部，在空間中掠出一個圓錐，就像一個旋轉但不穩定的陀螺。地球上這一“進動”大概26000年一週期（歲差），而金星則稍長一些，大概29000年循環一次。

　　在精確測量金星的自轉後，研究團隊計算出金星的核心半徑大約有3500千米——與地球核心半徑相當接近——即使還無法推斷出構成她核心的物質是液體還是固體。

　　金星？迪斯科球！

　　從2006年到2020年，馬戈特和他的同事利用位於加州莫哈韋沙漠的70米口徑“金石”無線電天線向金星共發射了21次無線電波。發射的幾分鐘後，“金石”和西弗吉尼亞州的“綠岸”天文台就接收到了被金星反射了回來的無線電波。

　　“我們將金星當作一個巨大的迪斯科球，”馬戈特將無線電天線比作手電筒，那麼金星就像是數以百萬計的微型反射器組成的巨大“迪斯科球”，“我們用一個功率極大的‘手電筒’照射她——這比真正的普通手電筒亮10萬倍，倘若我們收到了這個迪斯科球反射回來的電波，我們就可以據此推斷出這個迪斯科球的自轉狀態及性質。”

　　Muhammad Nadeem, Jean-Luc Margot/UCLA and NASA

　　這一複雜的反射忽明忽暗，雖然整個地球都能收到信號，但步調並不一致。“金石”首先接收到“迴音”，而後20秒，“綠岸”才接收到信號。這個“迴音”被接收到的時間差恰恰表明金星自轉速度有多快，而這段時間間隔週期的相似性則説明了金星的軸傾角。

　　觀測需要精確把握時機，以確保金星和地球處於正確的相對位置。這就要求必須精準操控上述兩個天文台的設備，但現實並非總是如此。“我們不得不承認，讓這一切設備能夠正常工作30秒也絕非易事。”馬戈特説，“大多數情況下，我們能夠獲取一些數據，但如果我們想得到全部符合期望的數據，這種情況少之又少。”

　　儘管面臨巨大的挑戰，該團隊仍在研究之路上無所畏懼大步向前，並將目光投向木星的衞星——木衞二和木衞三。許多研究人員猜測，特別是木衞二，其厚實的冰層下面存在液態水海洋。地面雷達測量可以加深我們對這片海洋的瞭解，並得知冰殼的厚度。

　　木衞二（歐羅巴）

　　圖源：NASA/JPL-Caltech/SETI Institute

　　當然，該團隊會繼續向金星發射雷達信號。而每一個來自金星的“迴音”，都將幫助我們掀開這顆“孿生姊妹星”那朦朧的面紗。

​**『天文時刻』 牧夫出品**

微信公眾號：astronomycn