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无论在行星大小、质量还是轨道速度等方面,金星都是太阳系中与地球最相似的行星.自1960年代初期开始,金星一直是人类深空探测的重要目标.本文简要地回顾了人类探索金星的历史,总结了对金星已有的认识,梳理了金星的主要科学问题,最后介绍了未来的国际探测计划,并建议了我国的金星探测目标.早期对金星的探测以苏联的金星计划(Венера)和美国的水手系列(Mariner)为代表,后期的探测器以欧盟、日本等国家的“金星快车(Venus Express)”、“拂晓号(Akatsuki)”为代表.这些探测结果为我们认识金星大气成分、地表地形和内部结构提供了重要的数据.金星的大气组成以CO2为主,含少量N2,与现在地球的大气组成显著不同,类似早期地球的大气组成.虽然金星地表目前没有液态水,但部分理论模拟工作表明金星地表可能曾经有液态水.一系列探测器对金星地表成分的分析表明,金星地表主要由玄武岩组成.在地形地貌方面,由于金星特殊的地表环境,金星表面风化作用对地表地貌影响很小.金星的地表主要受控于比较年轻的火山作用,发育了许多不同于地球的地貌特征,主要包括区域平原、盾状火山平原、冕状地形以及瓦片状地形等,其动力学机制可能是地幔柱—岩石圈相互作用或地幔对流,至今未发现与板块构造相关的地貌.现阶段金星没有太多大型的、活跃的火山热点,虽然无法估测准确的火山活动速率,但相比地球来说火山活动速率小很多.在内部结构方面,金星具有与地球类似的核幔壳结构.金星的内部组成也与地球类似,例如金星地幔很可能是与地球相似的橄榄岩成分.不存在内部磁场和缺乏板块构造是金星区别于地球的两个重要特征.关于金星为什么没有自身磁场,主流观点是金星地核缺乏对流,无法演化出磁场.而针对金星为什么没有演化出板块构造,目前认为主要有三个可能的原因:地表温度过高,没有软流圈,金星缺乏液态水,其中液态水的缺乏接受度最广.从大气组成、地表岩石组合、构造作用等角度来看,金星都与早期地球非常相似,是我们理解类地行星演化的天然实验室.研究金星和地球为什么会朝不同方向演化,是深入理解包括系外行星在内的行星的宜居性形成与演变的重要途径。因此,金星一直是优先级别最高的深空探测目标之一.近几年,美国、俄罗斯以及欧洲等国家和地区分别针对金星目前主要的科学问题,例如金星是否存在早期海洋、金星的宜居性以及结构和重力场等,先后提出各自的金星探测计划.我国在新的国际竞争中应该、也必然有所作为. 相似文献
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高精度金星重力场的获取,是金星探测的重要内容.本文利用最新的金星地形和重力模型,通过高通滤波后的残差地形（RTM）并在考虑均衡改正的情况下改进了重力的短波成分,最终提出了一个新的金星重力模型VGM2013,该模型赤道分辨率达10 km量级,大大高于现有的金星重力场模型,最终结果是金星表面重力加速度和重力扰动.研究中同时发现金星在Airy-Heiskanen均衡模型下的全球最优补偿深度为30 km,金星地壳的密度可能小于当前认为的2700~2900 kg·m-3.VGM2013模型的结果可为将来的金星探测器定轨和着陆导航提供参考,作为重力计算的先验模型.但由于该模型没有包含短波重力观测信息,不建议直接用于更小尺度的地质和地球物理解释. 相似文献
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利用Megellan号探测器确定的重力场和地形模型资料,进一步分析了金星重力场特征,并利用金星地幔对流模型建立了动力学模型的大地水准面地形比,即动力学模型导纳.然后利用该动力学模型导纳,基于2~40阶大地水准面是由与动力学过程相联系的岩石圈下密度异常产生的假定,在扣除重力场和地形的动力学影响的基础上,利用球面Parker公式反演了金星地壳的厚度.结果显示:金星重力场和地形受到金星地幔动力学过程的强烈影响;金星地壳也对地形产生显著影响;金星地壳厚度变化范围主要集中在28~70 km,Ishtar高原以及Aphrodite高原西部的Ovda和Thetis区域是金星地壳最厚的区域(大于50 km),该区的高地形主要与地壳均衡相关,这与其是古老陆地残留的推测一致.在Beta,Themis,Dione,Eistla,Bell和Lada区域地壳厚度较薄,且与地形无明显相关.特别是在Aphrodite高原东部的Atla和Imdr区域,地壳厚度与周围区域地壳厚度基本一致.这种特征与这些区域的高地形主要是由热柱的动力学过程引起的假定相一致.与包含动力学影响得到的金星地壳厚度相比,扣除动力学影响后得到的金星地壳厚度能更好地反映金星地壳的演化和内部动力学过程. 相似文献
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金星表层年龄和构造活动特点表明其岩石层在最近的地质历史时期经历过广泛的更新.这种全球性的表层改造与其内部热演化历史进程密切相关.如果金星存在相变形成的上、下地幔，依据现今所了解的金星物理性质和参量化的热对流理论，并且考虑金星地幔相变边界层状态对对流的控制作用，我们计算了金星热演化历史.结果表明，金星的热演化历史是一种非单调的冷却过程，在这种非单调的热演化历史进程中，金星地幔会出现大体等周期的翻转.由于参数选取的不同，翻转时金星上、下地幔的温差随时间可能出现稳定变化、逐渐加强、逐渐减弱三种不同演化模式，目前尚不能确定实际金星热演化历史究竟是哪一种模式.金星地幔相变边界层的穿透对流可能是推动其表层岩石层全球性更新的关键，导致其表层火山活动和地表构造以大致500 Ma时间间隔更新和重造. 相似文献
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将地形高、地球内部质量异常以及重力、大地水准面展开成球谐级数，依据岩石圈弹性挠曲均衡补偿理论建立地形—均衡补偿重力、大地水准面异常的球谐级数表达式.由此我们可以研究地形—均衡补偿重力、大地水准面异常与球谐级数阶次的关系，以及不同波长地形荷载与岩石圈挠曲补偿的关系，探讨地形—均衡补偿重力、大地水准面的频谱特性.从观测大地水准面异常和自由空气重力异常扣除地形—均衡补偿大地水准面、重力异常，可以得到均衡大地水准面异常和均衡重力异常.均衡大地水准面异常已经消除了浅层物质不均匀的影响，反映的是地球深部物质密度不均匀分布.均衡重力异常显示出中短波长特性，反映的是地壳上地幔物质分布的失衡和物质调整的动力学特征. 相似文献
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重力测量中需要扣除大气的影响.大气负荷对重力测量的影响可以分为大气质量变化引起的直接效应和大气负荷引起的地球变形带来的间接效应,大气负荷对重力观测值的直接影响,相对于间接效应量级较大.本文从理论上研究了大气负荷对重力观测的直接影响,仿照Farrell定义的负荷格林函数,引入大气重力格林函数,用来表示大气压变化对于重力观测的直接引力影响.在前人的基础上,本文采用了更为精细的大气模型,考虑大气温度随高程的变化,用离散褶积的方法求得了大气重力格林函数的理论值.实际计算时还要考虑地表温度、台站高程、周围地形等因素的影响,本文讨论了这些因素对大气重力格林函数的影响.考虑地表温度、台站高程、地形改正等各种影响因素以及地球变形引起的间接效应后,对台站周围区域积分即可求得大气变化引起的理论重力信号. 相似文献
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本文基于GPS、断层形变等观测资料,实现华北地区构造运动有限元数值模拟,研究其现今地壳运动及形变动力学机理.结果表明,鄂尔多斯地块、华南地块、东北亚地块等周边构造块体的相对运动基本决定了华北地区现今表面运动及应力场格局.而另一方面,当考虑区域下部岩石层较快速的“拖动”作用时,表面速度场可以得到更好模拟,并同时形成共轭分布的剪应力梯度带.可见太平洋板块的俯冲作用、印-欧板块的碰撞挤压作用等可能造成岩石层深部、浅部运动差异,从而对研究区现今地壳运动产生深刻影响.此外,地形重力作用、断层分布及区域流变结构非均匀性也对现今地壳运动具有一定影响作用,但处于次要地位. 相似文献
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采用武汉台超导重力仪(SG C032)14年多的长期连续观测资料,研究了固体地球对二阶和三阶引潮力的响应特征,精密测定了重力潮汐参数,系统研究了最新的固体潮模型和海潮模型在中国大陆的有效性.采用最新的8个全球海潮模型计算了海潮负荷效应,从武汉台SG C032的观测中成功分离出63个2阶潮汐波群和15个3阶潮汐波群信号,3阶潮波涵盖了周日、半日和1/3日三个频段.重力潮汐观测的精度非常高,标准偏差达到1.116 nm·s-2,系统反映了非流体静力平衡、非弹性地球对2阶和3阶引潮力的响应特征.结果表明,现有的武汉国际重力潮汐基准在半日频段非常精确,但在周日频段存在比较明显的偏差,需要进一步精化.对于中国大陆的大地测量观测,固体潮可以采用Dehant等考虑地球内部介质非弹性和非流体静力平衡建立的固体潮理论模型或Xu 等基于全球SG观测建立的重力潮汐全球实验模型作为参考和改正模型,海潮负荷效应应该采用Nao99作为改正模型. 相似文献
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综述了近年内在全球地球动力学合作观测和研究网络框架下开展的重力场观测、频谱结构和应用研究方面的成果. 内容涉及精密大气、海潮负荷信号检测, 重力潮汐和自由核章动参数测定, 海潮模型和重力固体潮模型有效性检验, 重力潮汐实验模型构制, 地球球型基频和低阶震型谱峰分裂现象和地球Chandler摆动等方面. 文章还介绍了综合现代大地测量技术, 全球超导重力仪的长期、连续观测在地表水循环、同震和震后形变、地球慢形变和地壳垂直运动等方面将发挥重要作用的情况. 相似文献