苏联“金星”号宇宙飞船新获取的金星表面的雷达图像表明:金星是一颗相对活动的行星,它也许相似于早期的地球。
对于地质学家来说,越是能够就近地观察一颗行星,那么他们对这颗行星的描绘就越有声有色,当然这包括金星。然而,目前最适于地质学家观察行星地质现象的工具是宇宙飞船。有关金星表面的最新资料就是由苏联研究人员在1984年4月下旬通过监视正在环绕金星运行的“金星15”和“金星16”号宇宙飞船获取的。
当时,苏联“金星”号的雷达穿透了笼罩在金星上的云层,向地球发回了金星上的火山、凹坑、山脉以及其他一些令人费解的地貌的雷达图像。虽然其中大多数地貌,根据早期一些不太详细的观察,早已被行星地质学家推测出来,但是新获得的这些图像使行星地质学家感到特别兴奋,因为他们总算有了更充足的资料来描绘它们是如何形成的。而且这些图像还初步指明:虽然金星的地壳往往可以变成人们所熟知的地形——地球上所见到的各种地形,但是,它的整个地质构造格局有别于地球。
美国地质调查所的哈罗德 · 马瑟斯基(Harlod Masursky)最近访问了苏联研究人员后说:“苏联人的努力使我们向前迈进了一大步。现在,我们看到了一个在地质学上很有吸引力的地方。从地质学角度来看,它极为错综复杂。在除地球外的任何行星当中,它可能是地质现象最为复杂的行星。”马瑟斯基提出这种新看法,并不是信口开河,因为这种地质现象的复杂性通过“金星”号上的具有较高分辨能力的雷达能够清楚地看到。美国“先驱者”号金星宇宙飞船上的雷达,分辨能力仅为25公里。虽然在地面对雷达图像进行分辨时,最多可以将分辨能力提高到2公里,但是它的雷达图像显示,金星表面的盖层是限于金星最接近地球时面对地球那一面的中纬度及低纬度地区。而苏联“金星”号的雷达,分辨能力大约为1.3公里。它们显示的盖层分布,占金星整个表面的四分之一到三分之一,而且主要集中在金星的北极区。
“金星”号的探测进一步证实,金星并非仅仅是—颗不活动的、仅有几座火山的岩石质行星。1984年3月在苏联研究人员访问布朗大学时,曾亲眼见到一些“金星”号雷达图像的布朗大学研究人员詹姆斯 · 海德(James Head)说,在“金星”号的分辨力雷达探测下,金星上Ishtar Terra高地的表面雷达图像出现有一些平行而狭窄的、强烈反射雷达波的条带。这些条带横贯Ishtar Terra高地。它们所代表的地区看起来很像金星地壳在水平挤压力作用下褶皱断裂而形成的山脉。马瑟斯基亦赞同这种观点,认为Ishtar Terra高地似乎经历了地球上大陆碰撞时所发生的那种作用,已经挤压成为山脉带。
苏联人新得到的雷达图像还揭示,金星的地壳正像根据地球上其他地方的观察结果所推断的那样,已经发生了广泛的破裂。例如在Ishtar Terra高地的东端,有一个被苏联研究人员叫做地块混乱的地区(或称作地块镶嵌地区),根据新的雷达图像看来,这一地区的地壳已经被拉开,这是通过其周围一些同等大小的地壳块下沉而发生的。
最近,国家天文学和电离层研究中心利用波多黎各阿雷母博雷达观察站也获取了金星的较详细资料。这些资料指明,金星Beta Reigo地区的Devana槽地是由广泛的拉张作用形成的。阿雷西博观察站的唐纳德 · 坎贝尔(Donald Campbell)和他的同事以及布朗大学的海德说,他们在这一槽地内见到了断裂作用标记,而且在毗邻该槽地的两条山脉上以及周围见有火山熔岩流。根据这些现象可以推知,这一地区的地壳发生过广泛的拉张作用,在地壳中形成了一条裂谷,从而导致熔融岩石侵入到了软弱带,因此,看来金星上的Beta Regio地区在某种程度上是相似于地球上正在张开成为新的大洋盆地的东非裂谷和红海。
此外,“金星”号还新发现了一些火山。例如,在Ishtar Terra高地的一块平原上,有一个叫做Coktte的凹坑。过去根据“先驱者”号的资料,认为它可能是一个火山中心,而现在看来它显然是一个塌陷的火山口,而且这一平原是由这个火山口中喷出的熔岩流形成的。在这类低地中新发现的火山,通常表现为熔岩流、火山锥以及火山台地,这表明金星上的熔岩成分跟地球上的一样,多种多样,变化无常。
“金星”号的雷达图像还使行星地质学家对过去没有完全确定的一系列地形有了突破。其中包括在数百公里乃至上千公里大小的隆起带中出现的圆环状地形。马瑟斯基说,苏联研究人员现在正在剖析这些环状地形是古老的陨石冲击坑,还是金星地壳形变和运动的中心,但是,他本人提出,至少这些环状地形的外表特征跟地球地幔上面的片麻岩穹窿大同小异。而地球上的这种片麻岩穹窿被某些地质学家视为地球最初几十亿年的火山热点遗留下来的痕迹。
从新获取的这些资料可以看出,金星的表面是以相当快的速率发生“沧海桑田”之变。由于苏联研究人员现在能够把金星上的陨石冲击坑同火山区别开来,所以他们参照他们所预计的形成速率,对一些明显的陨石冲击坑作了比较。比较结果表明,至今所能观察到的金星表面,平均年龄大约为10亿年,这个结果向行星地质学家暗示:在金星的45亿年历史中,它的整个表面已全部改造翻新,原始表面已不复存在。但是,目前还没有弄清是什么导致了金星表面的翻新。虽然金星上的许多地貌很相似于地球,可是“金星”号和地面站的观察结果并不能使行星地质学家有把握地断言,金星上有一个类似于地球的板块构造体系。因为,在金星上唯有Ishtar Terra地区是一块高地,或是一块表现有水平运动的“大陆”。甚至连坚决主张在金星上可以选用板块构造理论的海德也指出:在最新的雷达图像上,“看不出金星上有完全相似于地球大洋盆地的地形。而且根本不存在清晰的离散板块边界地形。”相反,那种认为金星的大部分热量可能是通过火山热点,而不是依靠新的地壳板块的形成而失散的观点,却正在引起普遍的重视。而且,这一观点也许还可以解释地球在冷却到足以形成重复循环的大洋板块之前是如何演变的。
现在,行星地质学家们正期待着进一步改进雷达摄像的分辨力。这个愿望的实现看来已不是遥遥无期的事了。1988年,美国的“金星雷达制图仪”(VRM)将用于探测金星,它的分辨力将由苏联“金星”号的1.5公里提高到0.15至0.5公里。它的应用不但可以使行星地质学家认识金星上更多的地形,以及所发生的地质作用,而且还可以确定导致金星表面改变的某些事件的发生顺序。一些美国行星地质学家甚至力求获得具有更高分辨力的“金星雷达制图仪”。虽然制造分辨力极高的雷达需要巨额开支,但是行星地质学家认为,要是不过分地提高“金星雷达制图仪”的分辨力,那么也许只要使1988年的这次探测增加百分之几的开支,就可以大大地加深对金星地质学的了解。无论怎样,雷达分辨力的提高总是有益于行星科学的发展。但是,能否为行星科学积攒更多的资金,现在还远远没有明确。
[ Science,1984 年5月18日]