加州大學洛杉磯分校的研究人員説，金星一天有多少小時這樣的基本原理為理解金星和地球的不同歷史提供了關鍵數據。
15年的雷達測量提供了關於行星自轉，內部結構的新信息。
金星是個謎。它是我們的鄰居，卻對自身知之甚少。一層不透明的雲層覆蓋了這片被酸雨擊打、在可以熔化鉛的温度下烘烤的嚴酷土地。
現在，來自地球安全地帶的新觀測正在揭開金星一些最基本屬性的面紗。在過去的15年裏，一個由加州大學洛杉磯分校領導的研究小組通過對金星表面反覆反射雷達，確定了金星上一天的精確長度、地軸的傾斜程度和地核的大小。研究結果發表在《自然天文學》雜誌上。
加州大學洛杉磯分校的地球、行星和空間科學教授Jean-Luc Margot説：“金星是我們的姐妹行星，但這些基本屬性仍然未知。”
地球和金星有很多共同點：兩顆岩石行星的大小、質量和密度幾乎相同。然而它們卻沿着截然不同的路徑進化。金星人一天有多少小時這樣的基本原理，為理解這些相鄰世界的不同歷史提供了關鍵數據。
金星自轉和方向的變化揭示了金星內部的質量分佈情況。對其內部結構的瞭解反過來又有助於我們瞭解地球的形成、火山爆發的歷史以及時間是如何改變地表的。此外，如果沒有關於這顆行星如何運動的精確數據，任何未來的着陸嘗試都可能會偏離30公里。
“沒有這些測量數據，”瑪戈特説，“我們基本上就是在盲目飛行。”
加州大學洛杉磯分校的科學家們已經瞭解到金星自轉軸方向變化的冰川速度，就像孩子旋轉的陀螺。資料來源：加州大學洛杉磯分校和美國宇航局
新的雷達測量顯示，金星上的平均一天持續243.0226個地球日——大約是地球年的三分之二。更重要的是，金星的自轉速率總是在變化的：一次測量的值會比以前的值稍大或稍小。研究小組根據每次測量結果估計了一天的時間，他們觀察到的差異至少有20分鐘。
“這可能解釋了為什麼之前的估計不一致，”瑪戈特説。
金星的大氣層很可能是造成這種變化的原因。當它繞着地球晃動時，它會與固體地面交換大量動量，從而加速或減慢其旋轉。這種情況在地球上也會發生，但每天的交換僅增加或減少1毫秒。這種影響在金星上更為顯著，因為金星的大氣質量大約是地球的93倍，因此它有更多的動量來進行交易。
加州大學洛杉磯分校領導的研究小組還報告説，金星正向一側傾斜了2.6392度(地球傾斜約23度)，比之前估計的精度提高了10倍。反覆的雷達測量進一步揭示了金星自轉軸方向變化的冰川速率，很像一個旋轉的孩子的陀螺。在地球上，這種“歲差”週期大約需要26000年。金星需要更長的時間：大約29000年。
通過對金星旋轉方式的精確測量，該團隊計算出該行星的核心直徑約為3500公里——與地球非常相似——儘管他們還不能推斷它是液體還是固體。
金星是一個巨大的迪斯科球
從2006年到2020年，瑪格特和他的同事在21個不同的場合中，通過位於加州莫哈韋沙漠的70米寬的戈德斯通天線將無線電波對準了金星。幾分鐘後，這些無線電波從金星反彈回到地球。在西弗吉尼亞州的戈德斯通和綠岸天文台都收到了無線電回聲。
“我們把金星當作一個巨大的迪斯科球，”瑪戈特説，無線電天線就像一個手電筒，而金星上的景觀就像數百萬個微型反射器。“我們用一個非常強大的手電筒照亮它——比一般的手電筒要亮10萬倍。如果我們追蹤迪斯科球的反射，我們可以推斷出自旋狀態的特性。”
複雜的反射不規則地照亮和減弱了掃過地球的返回信號。戈德斯通天線首先看到回聲，然後綠堤大約20秒後才看到。兩個裝置接收到信號之間的確切時間間隔提供了金星旋轉速度的快照，而回聲最相似的特定時間窗口則揭示了金星的傾斜。
觀測需要精確的時間，以確保金星和地球的位置正確。兩個天文台都必須工作完美——但情況並非總是如此。瑪格特説：“我們發現，要在30秒內把所有事情都處理好是很有挑戰性的。”“大多數時候，我們會得到一些數據。但不尋常的是，我們得到了我們希望得到的所有數據。”
儘管面臨挑戰，該團隊仍在繼續努力，並將目光轉向了木星的衞星木衞二和木衞三。許多研究人員強烈懷疑，特別是木衞二，在厚厚的冰殼下隱藏着液態水海洋。地面雷達測量可以證實海洋的存在，並揭示冰殼的厚度。
探險隊將繼續在金星上探測。隨着每一次無線電回聲，金星上空的面紗就會稍稍揭開一點，把我們的姐妹星球帶進更加清晰的視野。