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開局一張圖，內容全靠……emmm跑題了。今天我們要討論的確實和圖相關，整個內容濃縮成一個詞就是：看圖說話。
3月15日，Science上刊發了這樣一篇研究文章：Surface changes observed on a Venusian volcano during the Magellan mission（在麥哲倫任務期間觀測到的金星火山的表面變化）。文章的核心很簡單，那就是通過研究麥哲倫在不同時間所拍攝的金星表面圖片及合成孔徑雷達資料發現了金星上火山活躍的證據。你沒聽錯，就是分析了兩張圖片，找出了不同點從而發現火山噴發的證據。也許你會想，這活我也能幹，我也是這麼想的，但是關鍵你得有資料呀！這時候前不久公佈的火星全球大圖，就請君來研究了（狗頭.jgp）。
中國發布的火星大圖（來源：新浪）
回到這篇文章來，對於金星大家肯定都不陌生，這是地球的近鄰，是太陽系中距離太陽第二近的行星，它的大小和質量與地球相似，因此被稱為「地球的姐妹行星」。金星表面溫度極高，達到了攝氏四百多度，是太陽系中最熱的行星之一。金星大氣層主要由二氧化碳組成，而且非常濃厚，使得金星表面看起來像是被籠罩在一層厚厚的雲層之下。由於這些雲層反射了大部分入射光線，所以金星在天空中看起來非常明亮（部分來源於ChatGPT）。很多研究者認為金星是不存在板塊活動的，認為其在近5-10億年間都處於全球統一的單一板塊狀態，要麼存在局部範圍內的類似地球地幔柱誘發俯衝之類的構造類型。其實金星的內部結構與地球相比差異還是非常大的，比如金星的地殼厚度約50km，遠比地球地殼要厚。這裡我們不討論金星的內部結構和構造問題，這是比較大的問題，而且基於目前資料有限很難找到關鍵性證據去證明一些問題。
金星圖片（來源：視覺中國）
金星上有數十座火山和許多火山口，這些火山通常是由玄武岩噴發形成的。可能很多人會奇怪，為什麼金星沒有類似的板塊構造還會存在火山。其實，金星火山的來源主要是它的內部熱量，這些熱量是由放射性衰變和重力收縮產生的。由於金星沒有地球那樣的板塊運動，所以它的熱量主要通過火山活動釋放出來。金星表面是比較年輕的，約為幾百萬年到幾億年不等，這是通過觀察金星上的撞擊坑數量和形態得出的結論。然而，許多撞擊坑的形態看起來像是被火山活動改變過一樣，這可能意味著金星上的火山活動是持續不斷的，並且可能會影響整個行星表面，但是目前尚不清楚它是否存在持續活躍的火山噴發。
金星惠特利火山口的麥哲倫雷達圖（來源：知乎@天文線上）
因此這篇文章的主要貢獻就是通過圖片資訊提供了金星活躍的火山噴發的證據。具體怎麼做的，我們來詳細看一下。首先，讓我們了解下麥哲倫號。麥哲倫號探測器（Magellan Venus probe）是美國NASA於1989年發射的一艘金星探測器，它的主要任務是利用合成孔徑雷達（SAR）對金星的表面進行繪製，並測量金星的重力場。它在1994年結束了它的任務，並在金星大氣中燒燬。在金星探測任務中，麥哲倫號可以繞著金星表面環繞數圈，並多次拍下金星表面同一地點的圖片，因此可以利用這些圖片特性進行相應的分析。在金星的三個恆星日中，麥哲倫號在第一個週期中使用東向SAR圖像觀察了約84％的行星表面，而在第二個週期中使用西向SAR圖像觀察了約35％的行星表面。這意味著，東向和西向的SAR圖像提供了不同的視角和資訊。
文章研究區域雷達圖（Robert and Scott, 2023）
作者等人利用不同週期的圖片資訊進行針對性的檢索，主要研究可能是活躍火山區域的一些構造等，比如冕狀物構造、確認的大型火山區域、雷達異常區域等等。最後作者在在Maat Mons 和 Ozza Mons區域有了重大發現（這是最大的兩座火山），在兩次間隔8個月的週期拍攝中，作者等人在此處發現了不同之處。在東視（East-looking，入射角45°）和西視（West-looking，入射角25°）的地圖和雷達圖中，同一區域有了很大變化，產生了類似熔岩流的地面構造，在雷達中顯示出明顯增亮的特性。因此，作者大膽推測這很可能是這8個月中活躍的火山噴發活動。那麼如何驗證呢？作者採用立體雷達測量法（stereo radargrammetry）來生成周圍地形模型並對圖像進行正射校正，立體雷達測量法將立體攝影測量技術應用於SAR圖像，利用場景中的地形變化導致兩個不同視角下拍攝的圖像中特徵相對位置的變化，從而推匯出地形。然後，作者使用立體推匯出的地形和正射校正後的圖像來解釋觀察到的外觀變化。因此，作者認為金星存在著持續的火山活動，但由於缺乏其他資料和證據，無法證明是否金星其他區域也存在如此持續的火山活動。也許，這有待以後考究，希望有更多的探測器飛往金星，這其中也不乏中國的探測器！
不同視向的雷達圖（Robert and Scott, 2023）
其實，科研工作有時不僅僅只看推公式、做實驗的能力，還需要你有一顆好奇的心以及一雙火眼金睛，畢竟還可以圖片進行「找不同」，一篇好故事這不就來了嗎。
參考文獻
Robert R. Herrick, Scott Hensley, Surface changes observed on a Venusian volcano during the Magellan mission.Science 379,1205-1208(2023). DOI:10.1126/science.abm7735
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撰稿：行雨
美編：怪伽cc
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