張唯誠

地球的“姊妹星”

地球有兩個親密的“姊妹”，其中一個是金星，另一個是火星，它們分布在地球軌道的兩側(cè)，伴著地球環(huán)繞太陽運行。然而，這兩個“姊妹”的“脾氣”截然相反，金星“熾熱如火”，而火星則“冷若冰霜”。只有地球是溫和的，既不太冷，也不太熱，因而成了人類和其他地球生命欣欣向榮的家園。

曾經(jīng)，人們對金星的興趣比火星還大，因為金星非常明亮，引人關(guān)注。金星總是出現(xiàn)在拂曉和黃昏的天幕上，是天空中除太陽和月亮外最亮的天體。當(dāng)它在拂曉出現(xiàn)時，人們稱它為“啟明”。而當(dāng)它在黃昏出現(xiàn)時，人們則稱它為“長庚”?！对娊?jīng)》有云：“東有啟明，西有長庚?！逼鋵嵵傅亩际墙鹦?。在西方文明中，燦爛的金星被奉為“愛與美的女神”，古希臘人稱它為“阿佛洛狄忒”，而古羅馬人則稱它為“維納斯”。

然而，人類對金星的研究卻是充滿波折的，因為一直以來，地球的另一個“姊妹”——火星吸引了人類大部分的注意力，而金星顯然是被“冷落”了。但現(xiàn)在，情況開始出現(xiàn)轉(zhuǎn)機，科學(xué)家們開始將目光重新轉(zhuǎn)向金星。2021年6月，2項前往金星的太空探測任務(wù)——“達(dá)芬奇+”和“真相”被正式確定了下來。這2項研究金星的太空任務(wù)是從美國宇航局的4項候選任務(wù)中脫穎而出的。其他2項探測任務(wù)，包括前往木星的衛(wèi)星“木衛(wèi)一”和前往海王星最大的衛(wèi)星“海衛(wèi)一”，都未獲得批準(zhǔn)，人們最終將有限的資源投向了金星。

其實在歷史上，金星也曾引起天文學(xué)家們的高度重視。1761年，俄國科學(xué)家羅蒙諾索夫在觀測金星凌日后，認(rèn)定金星上存在大氣。大氣是一顆星球活躍的重要標(biāo)志，它意味著這顆星球與地球可能十分相似。于是，人們猜想，金星是另一顆有著溫暖氣候的行星，擁有類似地球上的炎熱潮濕的森林，以及覆蓋全球的生活著大量生物的海洋。

20世紀(jì)60—80年代，蘇聯(lián)向金星發(fā)射了一系列探測器，它們首次撩開了金星神秘面紗的一角。這些探測器探測了金星表面的環(huán)境，獲得了有關(guān)大氣和溫度的一些數(shù)據(jù)，向人們展現(xiàn)了金星的真實面貌。那迷蒙的天空、橙黃的云層和強勁的氣流表明，濃云之下的金星是一個“煉獄”，根本不適合生命存活。那里氣壓極高，是地球的100倍;熾熱如火，表面溫度達(dá)到475℃，是太陽系行星和衛(wèi)星中溫度最高的地方，在那里，硫磺、鉛、錫都會熔化。這樣的環(huán)境與人們事先的想象差異太大，于是天文學(xué)家們便更多地將目光轉(zhuǎn)向火星，這也是人們研究火星的投入遠(yuǎn)勝于金星的重要原因?；鹦请m然是顆寒冷的星球，但存在水和生命的希望遠(yuǎn)比金星大。

探測金星

盡管如此，人類對金星的探索也并未完全停頓下來。1989年，“亞特蘭蒂斯號”航天飛機將一個名為“麥哲倫號”的金星探測器送上太空。

“麥哲倫號”的重要成果是測繪了金星的地貌。探測表明，金星表面80%的地方被平原所覆蓋，而構(gòu)成這種平原的物質(zhì)是冷卻后的火山熔巖，它們是一系列火山活動后的產(chǎn)物，說明在金星的歷史上曾有過劇烈的火山噴發(fā)期。金星上還有一些巨大的火山地形，由于火山涌出物主要為低黏滯性的玄武巖巖漿，所以坡度十分平緩，并且擁有寬闊的頂面。

2005年，另一個由歐洲航天局研制的金星探測器“金星快車”搭乘俄羅斯的“聯(lián)盟號”運載火箭踏上了前往金星的旅程。“金星快車”首次讓科學(xué)家們獲得機會仔細(xì)觀察和研究金星上的神秘云團(tuán)。此前的觀測已經(jīng)證實，那些含有大量塵埃和硫酸的云團(tuán)，移動的速度非?？欤渌嘘P(guān)云團(tuán)的情況，科學(xué)家們?nèi)匀恢跎佟?/p>

此外，“金星快車”還捕捉到了金星上的閃電?？茖W(xué)家們認(rèn)為這是一個非同尋常的發(fā)現(xiàn)，它證明金星的大氣層能夠產(chǎn)生自己的閃電，而且可能比地球上的閃電更加頻繁。通常，閃電對一顆行星的意義非同尋常，它會影響這顆行星的大氣化學(xué)成分，且釋放的電能還有可能具有在原始軟泥中催生生命的功能。此前，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在太陽系中，除地球之外，其他星球如木星和土衛(wèi)六上也有閃電發(fā)生。但金星上的閃電與它們都不同，它是在“硫酸云”中發(fā)生的。

“硫酸云”是金星獨特的景觀?！敖鹦强燔嚒卑l(fā)現(xiàn)，“硫酸云”多存在于距金星地表50～100千米的地方。它們的上方是稀薄的大氣，范圍從距地表100千米延至距地表500千米，在太陽風(fēng)、宇宙射線的作用下，這個層面被電離而形成了電離層。“硫酸云”的下方多為二氧化碳和水蒸氣。對于云團(tuán)的其他情況，人們則了解不多。

初步認(rèn)識

“金星快車”等探測器對金星的探測，幫助人們進(jìn)一步了解了金星。事實上，金星和地球在很多方面十分相像。金星的半徑為6073千米，只比地球半徑小300千米，體積是地球的88%，質(zhì)量為地球的80%，平均密度僅略小于地球，加上它在太陽系中的位置緊挨著地球，誕生的時間也和地球相同，因而稱它為地球的“姊妹行星”是十分恰當(dāng)?shù)?。但為何它與地球如此不同呢？

這是一個迄今科學(xué)家也無法回答的謎題。但憑上述人類對金星的探測結(jié)果，一些近似于推測的觀點應(yīng)運而生。目前，科學(xué)家認(rèn)為，早期的金星很可能和地球一樣是一顆宜居的星球，有水、適宜的溫度和大氣，但經(jīng)過幾十億年，這種良好的環(huán)境被二氧化碳逐漸破壞掉了。

金星大氣中二氧化碳的含量高得驚人。在現(xiàn)代金星的大氣中，二氧化碳占了全部物質(zhì)總量的96%，而地球大氣中的二氧化碳僅占0.033%。其原因可能就在于，在地球上，水能夠溶解空氣中的二氧化碳，把它變?yōu)樘妓猁}沉積到巖石層中。盡管金星早期可能擁有過大量水，但這些水都逃逸到太空中去了。這是因為金星的自轉(zhuǎn)速度很慢，導(dǎo)致它難以產(chǎn)生能夠保護(hù)自身免遭太陽風(fēng)沖擊的強大磁場，于是，太陽風(fēng)直接撞擊金星的上層大氣，把金星上層大氣中的水蒸氣分解成了氫和氧。由于質(zhì)量小，氫原子逃逸到了太空中，而氧則與金星地殼中的物質(zhì)化合，致使金星的大氣中缺乏氧氣，并最終導(dǎo)致地表上的水分消失殆盡。

這樣一來，在金星上，二氧化碳就全部進(jìn)入到了大氣層中。經(jīng)過數(shù)十億年的積累，溫室氣體占比越來越高，溫室效應(yīng)持續(xù)影響金星。于是，金星仿佛裹上了一層棉被，溫度不斷升高，最終演變成了今天的這個樣子。

金星上的溫室效應(yīng)給地球上的人們敲響了警鐘，因為現(xiàn)在的地球也在經(jīng)歷著一個溫室效應(yīng)的過程，它所帶來的直接后果就是全球氣候的持續(xù)變暖。地球是否在重蹈金星的覆轍？金星的昨天是否如同地球上生機勃勃的今天，而地球的明天是否也會像金星一樣墮入熾熱的“煉獄”呢？

解密金星

金星的大氣十分稠密和炎熱，科學(xué)家們希望通過研究金星大氣的演化史，揭示金星環(huán)境的演變過程。這就需要一個探測器深入金星熾熱的大氣中采集數(shù)據(jù)?！斑_(dá)芬奇+”就是執(zhí)行這種任務(wù)的探測器，它是一個直徑約一米的球體，將用一個小時的時間穿越金星大氣層，從而測量金星大氣從上到下各層面的物質(zhì)含量變化。同時，在下落過程中，它還將拍攝一些金星表面的高分辨率照片。這些探測有助于科學(xué)家們弄清金星上的水是如何流失的、它曾經(jīng)的火山活動擁有多大的規(guī)模，以及現(xiàn)在是否還存在火山活動等諸多問題。

與“達(dá)芬奇+”不同的是，“真相”是一個環(huán)繞金星運行的軌道器，它關(guān)注金星的表面環(huán)境，試圖解答金星的歷史，以及為什么它與地球如此不同等疑問。此外，“真相”還將用雷達(dá)繪制金星地圖和三維地形圖，并弄清楚金星上是否存在著板塊構(gòu)造活動、它的火山活動是否尚有遺存。這些問題的答案將為人們理解金星的演化史提供線索，也將為未來著陸金星的探測任務(wù)提供數(shù)據(jù)。

按照計劃，“達(dá)芬奇+”和“真相”將在2028至2030年間的某個時段前往金星。與此同時，歐洲航天局還計劃將一個名為“遠(yuǎn)景”的軌道器派往金星?！斑h(yuǎn)景”將對金星地表環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)的觀測，以了解金星的演化過程，它尤其關(guān)注金星大氣變化與金星地質(zhì)演變之間的聯(lián)系。

如果說金星的昨天果真存在過一個如同今日地球一般的宜居時期，那么在歷史上，金星一定遭遇過足以令它發(fā)生劇烈變化的重要事件，該事件直接導(dǎo)致金星墮入了“煉獄”之中。如果這樣的事件在金星上曾經(jīng)發(fā)生過，那么在地球上是否同樣也會發(fā)生呢？這是一個十分令人不安的問題。人們非常希望獲得答案。尤其是在地球也遭受了溫室效應(yīng)困擾的今天，這個問題就變得更加引人關(guān)注。這也是科學(xué)家們迫切期待“重返金星”的重要原因。

“真相”繪制金星地圖