今年年中NASA一口氣通過了兩項金星任務，分別是達芬奇+計劃（DAVINCI+）和維塔斯計劃（VERITAS），又將這顆地球的姊妹星重新拉回我們的視野。

NASA通過了兩項金星探測任務

最近NASA科學家利用氣球探測到了地震餘震事件，這項技術未來也將用於探測金星地震。不過很多小夥伴肯定好奇，地震一般都是通過地震儀來監測的，怎麼還跑到天上去了？下面小編就帶大家瞭解下這個“不靠譜”的方法。

PART 01

爲什麼在金星上要用氣球

地面上好好的地震儀不用幹嘛要用氣球呢，談到這個問題就需要我們好好了解下金星的概況。

1。金星基本概況介紹

在太陽系的八大行星中，金星是從太陽向外的第二顆行星，古希臘人將她命名爲阿佛洛狄忒，作爲希臘神話中愛與美的女神，羅馬人將它稱爲維納斯（Venus）。

太陽系行星

金星的半徑爲6070公里，而地球的半徑6371公里，所以金星與地球在大小上差別不大，體積大約是地球的88%，質量約是地球的80%左右，因此我們也經常把金星稱爲是地球的姊妹或孿生兄弟，這對金星的探測具有重要意義。

金星、地球、火星大小對比

2。金星和地球相似卻又不相似

儘管金星與地球有很多相似之處，但兩者還是存在着巨大的差別。金星基本沒有磁場，衆所周知，如果一個行星上沒有磁場，那麼它的大氣層也很難存在，但金星卻是一個例外，金星表面有一層厚厚的大氣層，更恐怖的是大氣層的主要成分是二氧化碳和二氧化硫。

金星大氣組成

金星大氣中接近百分之九十七都是二氧化碳，靠近表面的二氧化碳含量甚至可以達到百分之九十九。含量如此高的二氧化碳就像一張大棉被罩在了金星表面，太陽光照射在金星表面所產生的溫度無法散發，而溫度越聚越高，在這種超級“溫室效應”的影響下，金星的表面溫度能達到460℃以上，足以融化鉛。

金星地表藝術圖

金星這層很厚的酸雨層使人類很難通過軌道探測器去清晰地看到金星地表的一切。但如果想要真正地解開金星的祕密，單單只是依靠軌道探測器是不行的，還需要把探測器登陸到金星的地表。

金星被厚厚的大氣包裹着

然而，由於金星的環境實在是太過於惡劣，不僅溫度極高，還存在大量的硫酸雨，所以對於探測器的材料有很高的要求。不然的話，一輛探測器纔剛登陸不久，就已經徹底損壞了。

3。深空探測滑鐵盧

前蘇聯在金星探測初期雄心勃勃，從20世紀50年代末太空時代的黎明開始，蘇聯就致力於設計建造一系列的金星探測器。在將近30年的時間裏，蘇聯本着不放棄不拋棄的原則，發射了30多顆金星探測器，其中有10次成功着陸金星表面。然而也是這些近距離觀測讓我們瞭解到金星環境的惡劣。高溫高壓，綢密有毒的酸性大氣，不僅不可能孕育任何生命，也很難讓探測器安全探測。

1982年3月1日，蘇聯的Venera13號着陸金星並拍攝了黑白和合成彩色照片。這顆探測器在金星表面上停留127分鐘，最後還是屈服於金星的惡劣環境。但這個時間對於地震探測是遠遠不夠的。不過，在距地面50千米的空中，溫度和壓力非常溫和，適合氣球長時間工作。1985年，蘇聯在這層大氣中放飛了兩個氣球。它們在此成功地“存活”了兩天半，並且直到電池耗盡，才停止記錄數據。

軌道着陸器也不再是我們瞭解金星的唯一手段。金星大氣濃厚，但地表情況惡劣。在這種情況下，我們選擇氣球的理由更加充足。氣球可以讓傳感器處在一個比地面溫和的環境中，存活時間更長，可以研究一些有意義的工作。比如，地震！

機器人氣球

4。爲什麼要在金星探測地震

我們知道如果想要研究一個行星的演化過程，那麼就要研究行星的內部構造。最好的一種方法就是研究地震波。在地球上，不同的圈層以不同的方式折射這些地震波。地震學家通過地震或者爆炸產生的波形和波速來確定地下圈層的特徵，甚至可以找油找礦。這些測量也還可以用於分析火山和構造活動。

地震波速度與地球內部構造

在地球上我們可以通過數以萬計的地震儀來研究我們生存和居住的這片土地，但在金星上卻沒有這種奢侈的條件。在金星研究地震活動可以增強我們對金星的理解，但金星極端的環境又要求我們需要不同的、高性價比的技術。

PART 02

如何用氣球監測地震

1。用氣球探測地震的紐帶——次聲波

氣球乍看上去，似乎與地震扯不上關係。但事實上，它可以觀測地震和其他地質現象產生的低頻次聲波。

首先講講什麼是次聲波，一般來說頻率低於20 Hz、不可被人耳聽到的聲波叫做次聲波。

次聲波範圍

次聲波主要來源於大自然，許多地球物理現象以及天文現象都是次聲波源，如地震、火山爆發、海嘯、流星雨、隕石墜落、極光、日食、核爆炸及偶發的大型化學爆炸等，都曾記錄到相伴隨的次聲波。次聲波的頻率低、波長長，容易與建築物、人體等產生共振，還能輕易繞過障礙物，可謂是“無孔不入”。震中的人們在地震爆發時刻能夠聽到地底下隆隆的轟鳴聲，震耳欲聾，像千軍萬馬在怒吼，而夾雜其中的強次聲波會使人頭暈、噁心、心慌，失去逃跑能力。

佈置氣球

地震通常會產生頻率低於5赫茲的次聲波，由於地震波傳播衰減小，次聲波傳感器能夠在數千公里以外探測到來自震中的地震次聲波信號。氣球載次聲探測器隨風飄浮，因此幾乎不受風聲干擾。除此之外，它們能夠探測的距離比地面儀器更遠，還能夠探索海洋等新環境。由於大氣折射效應將低頻聲音向上聚焦，它們對次聲波的探測效果也更好。

而且金星的大氣層比地球厚很多：聲波能更好、更容易地從地面傳輸到空氣中。基於初步估測，研究人員認爲，氣球能探測到金星上小至2級的地震。

2。儘管如此，氣球探測地震還是困難重重

‘氣球的軌跡不確定’：與熱氣球類似，這些氣球飛行是因爲氣球內部較熱的空氣比周圍較冷的空氣輕。爲了加熱氣球內的空氣，深色材料從太陽吸收熱量，而不是像傳統的熱氣球那樣使用燃燒器。隨着太陽的落山，氣球的溫度下降，導致氣球下降。在地球上我們用GPS定位系統跟蹤和定位氣球。然而，部署氣球可能很困難，我們必須確保起飛方向朝着預期的方向飛，並且需要對氣球的飛行軌跡模擬非常準確。

‘怎麼把地震和噪聲區分開’：背景噪音可以由各種來源產生，包括產生次聲波的源或者氣球本身的振盪。例如，當氣球漂浮時，它會產生一個渦流，類似於飛行飛機產生的渦旋。這些渦流可以改變周圍的氣壓，併產生與地震產生的壓力波相同的頻率範圍。

不過經過科學家的不斷嘗試，這個想法已經在監測餘震中實現了，感興趣的小夥伴可以看參考文獻[1]，希望可以早日在金星上實踐！

圖片來源於相關網絡

參考文獻

[1]Brissaud Q ， Krishnamoorthy S ， Jackson J M ， et al。 The first detection of an earthquake from a balloon using its acoustic signature[J]。 Geophysical Research Letters。

[2]科普中國，金星表面那麼熱：很難碰觸的星球

[3]https ： // solarsystem 。 nasa 。 gov /planets/venus/

[4]http ： // www 。 ioa 。 ac 。 cn / kxcb/kpgz/201805/t20180511_5010460.html

來源：中科院地質地球所

原標題：氣球還能測金星地震嗎？