金星或许因一次剧烈的早期碰撞而背向自转
金星长期以来一直是太阳系中最奇特的自转异常之一。它的自转速度极慢，绕自身轴转一圈要248天，而且转向与大多数行星相反。现在，一项新的建模研究提出，这种怪异行为可能源自一个古老事件：在这颗行星形成早期，一次高角度的月球大小撞击体碰撞。
这项工作最近在维也纳举行的欧洲地球科学联盟大会上展示，并由Universe Today报道。根据报道，瑞士苏黎世联邦理工学院的主要作者Cedric Gillmann及其同事模拟了一次大型撞击是否能够大幅改变金星原本的自转状态。结论是，只要撞击体以足够高的速度和合适的角度撞上去，这种改变是可能的。
研究设想中的碰撞发生在金星形成后的前5000万年内，那时这颗年轻行星仍在演化成今天我们所见的世界。
为什么金星是一个如此棘手的行星谜题
金星常被称作地球的姐妹星，因为它在体积上与地球很接近。但在几乎所有环境层面上，它都截然不同。所提供报道指出，金星表面温度约为467摄氏度，大气压约为地球的92倍，并覆盖着腐蚀性酸云。它的自转又增加了一层怪异感。
包括地球在内的大多数行星，都是沿着与绕太阳公转大致相同的方向自转。金星则是逆行自转，也就是反方向转动。它的转速还异常缓慢。要同时解释这种反向和迟缓，一直是行星科学家的长期难题。
新的模型并不声称已经解决了这一难题的全部部分，但它提供了一种把早期撞击物理与如今所见的长期自转状态联系起来的方法。
新建模说明了什么
Gillmann将该项目描述为尝试寻找一种初始自转条件，使其后来能够演化成今天的金星。按照报道中的模拟，一个质量约为金星十分之一、以高角度撞击的天体，足以显著改变年轻行星的自转。
根据具体撞击参数的不同，这次碰撞可能把一个高速旋转的早期金星减速到适合长期演化为如今缓慢自转的程度。在更具能量的切向撞击情形下，它甚至可能在早期就把行星推入逆行自转，尽管速度仍比今天观测到的更快。
这一区别很重要。模型似乎并不是说撞击本身会瞬间把金星变成如今的样子。相反，这次碰撞可能只是设定了起始条件，而之后的行星演化在此基础上产生了今天观察到的结果。
影响的不只是自转
报道还指出，模拟中的大型撞击会在表面形成岩浆海洋。其深度会随碰撞性质而变化，从大约100公里的相对浅层熔融层到整个地幔完全熔化不等。
这一结果扩大了这个想法的意义。一次重大碰撞不仅会改变金星的自转，还会影响这颗行星的热演化和内部演化。如果形成了广泛的岩浆海洋，并随着时间冷却，那么向太空散热的速度就会影响表面和内部随后如何发展。
换句话说，这种撞击设想把自转与更深层的行星结构和历史联系了起来。改变自转方向或速度的同一事件，也可能帮助塑造了这颗行星成熟过程中的内部状态。
为什么时间点很重要
所提出的时间点，大约是在金星形成后的最初5000万年内，把这次碰撞置于一个早期太阳系仍然暴烈而拥挤的时期。那时的大型撞击并不罕见；它们本就是行星聚合、分异，有时甚至发生转变的组成部分。
从更广义的行星科学角度看，这让假说具备一定合理性。地球自身的历史也包含重大碰撞，而大型撞击已经是太阳系若干特征的主流解释之一。对金星来说，问题不在于这类碰撞原则上是否发生过，而在于其中一次是否能够解释我们今天看到的具体自转状态。
新的建模认为，答案也许是肯定的，至少在一组受限的撞击条件下如此。
提醒我们，行星的平静可能具有欺骗性
金星之所以如此引人入胜，部分原因就在于它今天看起来的平静，可能掩盖了其过去的暴力。Universe Today在报道中也提醒读者，一个看似宁静的行星圆盘，实际上隐藏着极端高温和高压的世界。它的动力学历史也可能如此。如今在天空中以缓慢逆行自转漂移的行星，过去或许曾被一次灾难性遭遇彻底重塑。
这项新工作最好被视为一个强有力的假说，而非最终结论。它把观测到的自转、早期撞击动力学和内部后果放在一个连贯框架中联系起来。如果未来的建模和比较行星证据支持这一点，那么金星那著名而奇特的一天，可能就会被证明是太阳系第一章中一次撞击留下的最古老伤痕之一。
本文基于Universe Today的报道。阅读原文。
Originally published on universetoday.com
