金星是我们地球的近邻,从宇宙的层面来说,这是一颗几乎和地球一模一样的行星。它们大小相近,由相同的物质组成,并且围绕着同一颗恒星运转。
从太阳系外来观察金星的话,会发现与我们的地球几乎没有什么区别。但是,如果了解金星表面的状况——烤箱般的温度,以及充满二氧化碳和硫酸云的大气——就知道它与地球完全不同。
图解:水手10号拍摄的金星真实色彩影像,其表面被一层厚厚的硫酸云遮盖着
那么,为什么这两颗行星在位置、结构和组成上如此相似,现在却表现大相径庭呢?这个问题困扰着越来越多的行星科学家,并激励了无数次的金星探索计划。如果科学家能够解释为什么金星会变成这样,我们就能更好地理解类地行星到底是一种规律还是特例了。
我是行星科学家,我研究其他(行星的)世界是如何形成的。尤其是对金星(的形成)很感兴趣,因为它让我们得以一瞥,曾经有一个与我们相差无几的世界。
从苏联金星13号着陆器发回的这些重新处理过的全景图片中可以看到金星的表面。
金星曾经是蔚蓝色的吗?
关于金星,目前的主流观点认为,在过去的某个时期,这颗行星上的水分比目前探测到的水分要多得多——甚至可能还有海洋。但随着太阳变得越来越热,越来越亮(老化的自然结果),金星表面的温度上升,最终蒸发掉了海洋。
随着越来越多的水蒸气进入大气中,金星进入了失控的温室状态,并且再也无法恢复。金星之前是否发生过类似地球的板块构造(行星的外层被分割成大块的可移动的碎片),这是未知的。水是板块构造运动的关键,一旦温室效应失控,这一过程就会停止。
但是板块构造的结束并不意味着地质活动的结束。这颗行星巨大的内能继续产生岩浆,这些岩浆以大量的熔岩流的形式流出,大部分金星表面被熔岩流覆盖。事实上,金星的平均地表星龄大约是7亿年——当然非常古老,但是要比火星、水星或月球的地表星龄年轻得多。
图解:艺术家对曾经富含水分的金星的假想图
2号行星的探索
金星是湿润星球的观点只是一个假设:行星科学家们不知道是什么导致金星与地球有如此大的不同,虽然这两颗行星的初始条件相同。人类对金星的了解比对太阳系内其他行星的了解要少,这主要是因为探索金星时面临很多独特的挑战。
例如,雷达需要穿透不透明的硫酸云层,才能探测到表面。这比探测清晰可见的月球或水星表面要复杂得多。并且其表面温度高达摄氏度(华氏度),意味着传统电子设备使用时间不会超过几个小时。相比之下,火星的情况就好得多,火星上的探测车可以工作十年以上。某种程度上说,由于高温、强酸性和表面的地质情况,使过去的几十年里,金星没能享有持续的勘探计划。
可见波长的光无法穿透金星上厚厚的云层,反而需要用雷达从太空观测表面。这是金星的全球雷达图像拼接图,由“麦哲伦号”任务返回的数据编译而成。
尽管如此,在21世纪已经有了两项专门的金星探测任务:年至年运行的欧洲航天局的“金星快车”,以及目前在轨道上运行的日本宇宙航空研究开发机构的“破晓号”航天器。
人类曾经视金星为行星探索的宠儿。在20世纪60年代到80年代之间,大约有35次任务被派往探索金星。年,美国宇航局的“水手2号”探测器掠过金星,成为第一个成功接近其他行星的空间探测器。从金星表面发回的第一批图像,是苏联的“金星9号”探测器在年着陆后发回的。“金星13号”探测器是第一个从金星表面传回声音的探测器。美国宇航局最近一次前往金星的任务是年的“麦哲伦号”,年,该探测器用雷达绘制了几乎整个金星表面的图像,然后按计划坠入金星大气层解体。
重返金星?
在过去的几年里,美国宇航局提出了几项探测金星任务。美国宇航局最近选择的行星任务是一艘名为“蜻蜓”的核动力飞船,目的地是泰坦星。然而,被选中用于进一步开发研究的是一项测量金星表面成分的提案。
图解:水星、金星、地球和月球、火星和在最右边的谷神星的大小比较。因为金星的大气层使得它比实际可见的固表面直径更大,所以它的比例可能不完全正确。
其他正在考虑的探测任务包括欧洲航天局绘制高分辨率的金星表面地图,以及作为唯一一个成功将着陆器送上金星表面的国家,俄罗斯计划在其历史基础上继续发展。
30年前,美国宇航局为我们这个地狱邻居设定了航线,探索金星的未来看起来很有希望。但是一个简单的任务——一个雷达轨道器或者一个经久的着陆器——并不能解决所有悬而未决的谜题。
图解:与地球比较大小。
我们需要一个能够连续探索的计划,来加深对金星的了解,像对火星或月球的了解程度。这需要大量的时间和金钱,但我们相信这是值得的。如果我们能了解金星形成的原因和时间,我们就能更好地理解地球大小的行星在靠近其恒星时是如何演化的。而且,在太阳亮度不断增强的情况下,金星甚至可以帮助我们了解地球自身的命运。
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.inverse-DryPl
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