金星大氣高緯度地區的熱力結構分佈不穩定

金星的質量和大小與地球非常相似，有時稱為地球的孿生兄弟。但是金星大氣的主要成分是二氧化碳，濃硫酸雲層覆蓋整個星球，地表溫度達到攝氏四百六十度，大氣壓力達到九十個大氣壓，金星和地球完全是環境友好的。不同的行星。此外，金星有一種稱為超級旋轉的現象，其中大氣以旋轉速度的六十倍旋轉。為了解釋清楚這個謎，必須觀察金星的大氣層並積累知識。

先前的觀測已經顯示在某些高度看到的雲結構，例如金星大氣中的大型弓形和極S形結構。但是，僅靠水平信息不能用來理解大氣結構。知道高度方向上的大氣結構是澄清大氣變化的重要信息。另外，需要檢查雲層下面的大氣層，以確定大氣變化和雲層形成是否受到地形的影響。

京都產業大學理學院安藤紘基副教授為首的研究小組，利用日本破曉號和歐洲太空總署的金星快車（Venus Express）的無線電掩星觀測數據，成功開發了全球世界上第一個獲取溫度分佈的統計數據。

無線電掩星觀測意味著，當太空船藏在行星後面（或從背後出現）時，無線電波從太空船向地面天線發射，太空船的軌道運動以及太空船通過行星大氣的通道。它利用無線電波的接收頻率由於無線電波的折射（多普勒頻移）而改變的特性來測量行星溫度的高度分佈。因此，可以檢查雲下的狀態。

從對應於緯度和海拔的溫度分佈來看，溫度在海拔六十公里以下的區域隨緯度單調下降，反之，溫度在海拔六十公里以上的區域則升高，從數據發現在緯度六十五度附近存在局部寒冷區域。這些特徵與過去的無線電掩星和光學觀測一致。

接下來，為了更詳細地研究金星大氣結構，從觀測結果檢查了大氣穩定性：在緯度低於七十度的低緯度地區，大氣穩定性低的區域位於海拔五十至五十五公里的上層，發現在下層中它是高度穩定和弱穩定。這與先前的金星勘探結果一致，顯示金星大氣層已保持這樣的結構多年。

另一方面，在緯度高於七十度的緯度上，發現大氣穩定性差的區域延伸到四十公里的高度。這是第一個顯示大氣不穩定區域存在於金星高緯度比低緯度更廣泛的研究。在地球上，大氣穩定性差的區域在赤道上方最寬，而大氣穩定性差的區域隨著緯度的增加而變窄。換句話說，從大氣穩定性的角度來看，金星和地球有相反的趨勢。

極地地區低穩定性區域的擴散顯示強烈的上升氣流和下降氣流。大氣的運動可能會迅速將雲層形成的物質（例如水蒸氣和硫酸蒸氣）從下層傳輸到天空，從而導致厚雲的形成和維持。這個想法與金星的雲在極地地區最厚的觀測相一致。

這次獲得的溫度和大氣穩定性的分佈總體上是均勻的，並且比常規的數值模型更可靠且變化較小。預計將來，該結果將可以用作構建和改進模型以及解釋模型觀測結果的良好指標。

【圖、文：節譯自京都產業大學2020年2月26日新聞公佈】研究全文刊登在2020年2月26日出版的英國《科學報告》網上在線版