奔向金星:我们将在地球的有毒孪生星球上发现什么

我们有一个有毒的双胞胎。金星是距离地球最近的行星，无论是在大小上还是在距离上，但两颗行星的表面条件却截然不同。一个星球是丰富生命的家园;另一个则极其炎热，被二氧化碳构成的大气层所窒息，产生的表面压力相当于在地球上水下近一公里。

然而，事情并不总是这样。很久以前，金星的气候可能与地球相似，有海洋和板块构造。

寻找金星的问题是探索这颗行星的新任务激增背后的问题。这一努力有望揭示行星是如何变得适宜居住的，甚至可能指导我们在宇宙其他地方寻找生命。

在过去的20年里，对金星的探索已经失宠。火星、木星、土星和冥王星的探测任务占据了新闻头条，而可怜的老金星已经成为了一个被遗忘的星球。但情况并非总是如此。事实上，在太空探索的早期，金星是我们的第一个目标……

早期的金星探险者

1962年,美国宇航局水手2宇宙飞船飞过金星，成为第一个与另一颗行星相遇的太空探测器。五年后，苏联金星4号探测器探测器进入金星大气层，成为第一个进入另一个世界大气层的探测器。

同年，美国宇航局水手5开始了航天局第二次成功的飞越任务。金星探险正如火如荼地进行着。

接下来是一系列的任务，虽然有些失败，但大部分都是成功的，目的是更多地了解这颗行星，乍一看，它与我们的地球如此相似。但从上世纪80年代以来，这一步伐明显放缓。美国宇航局最后一次致力于金星的任务是麦哲伦1989年发射的宇宙飞船。

下降的原因是什么?作为数据开始从我们的孪生星球回来,天文学家解释高温、令人窒息的气氛,撞击坑他们看到表面上作为证据,金星是生物和地质死了——因此有限的感兴趣的科学家寻找外星生命或类似地球的地质。

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例如，金星大多数陨石坑的原始状态表明，它的表面相对年轻，这表明，在地球历史上，某种全球性的火山事件已经完全重新出现在地球表面，导致地质活动急剧减少。

然而，这个想法仍有待讨论。“从那时起，许多人做了计算机建模，表明这是一个非常不可能的解释，”说苏博士斯姆雷卡尔他是美国宇航局喷气推进实验室的行星地球物理学家，并承认自己是“金星爱好者”。

斯姆雷卡尔说，“你可以用‘稳定状态’(较小且反复发生的)火山活动过程来产生陨石坑记录，而不是一个巨大的事件。”解决这一争论，并发现金星历史的真实故事，是NASA提出的一项任务背后的动机，该任务由斯姆雷卡尔领导，名为真理．

同一个星球，不同的气候

今天，金星表面的平均温度是462摄氏度。但这颗行星并非一直都是一团糟。45亿年前，当太阳系处于早期阶段时，情况就不同了。

“你很可能会在火星、地球和金星上看到水和宜人的气候，”他说理查德博士Ghail他是欧洲航天局(ESA)金星计划的首席科学家设想．

20亿年后，情况完全不同了。格海尔说，火星基本上是死的，而地球则是一个冰冻的雪球。从地质学的意义上讲，地球是一颗活跃的行星，但却是冰冻的固体，就像木星的卫星木卫二今天的样子。

“金星可能看起来像一个热版的地球，”Ghail说。“那里仍然有海洋，但它们正在蒸发……情况开始变得非常糟糕。”在这一点上，“你会认为这三颗行星在生物学上都注定要灭亡。然而，地球走出了那个阶段，进入了生命出现的新阶段，”他补充道。

了解金星的地质历史对拼凑这两颗行星截然不同的命运至关重要。虽然目前还不知道金星的地质活动是活跃的，但它过去的火山活动模式将是帮助我们更多了解这颗行星的重要线索。

例如，火山活动的数量可能与金星大气中有毒二氧化硫的数量有关，这是金星不适合居住的一个关键原因。“最终，我们想知道为什么金星和地球是不同的，”斯姆雷卡尔说。

自从美国宇航局1989年的麦哲伦任务以来，还没有绘制过金星表面的地图。“我们现在有比金星更好的冥王星地形图，所以是时候更新了，”斯姆雷卡尔说。

这就是VERITAS(金星发射率、无线电科学、InSAR、地形学和光谱学)的作用所在。

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这个任务的目的,这是目前正在考虑融资机构的发现程序(一系列的低成本任务探索太阳系),是使用雷达和测量地球的热性能产生高分辨率地形地图和信息类型的岩石在地球的整个表面。

这将有助于确定金星过去火山活动的性质，但也回答了它是否曾经有板块构造，以及水在其历史中扮演了什么角色的问题。

金星表面有几个巨大的高原。“如果这些特征在组成和起源上与地球相似，这就告诉我们，金星经历了一些非常像地球的过程，而水在塑造[金星]表面上真的很重要，”斯姆雷卡尔说。

她补充说，通过检查金星上的岩石类型，我们可以发现金星上是否曾经有水。例如，某些类型的岩石只能在熔岩遇到水时产生。与此同时，研究金星表面是否分裂成类似大陆的特征，将显示它是否曾经有板块构造。

在地球上，板块构造在碳循环中扮演着重要的角色，帮助从大气中去除二氧化碳。因此，金星上缺乏板块构造可以帮助解释为什么这颗行星的大气中含有如此多的二氧化碳(96.5%)，而二氧化碳反过来又要为金星失控的温室效应负责。

VERITAS只是一系列被提议的金星探索任务之一。NASA发现计划的另一个项目是达芬奇深大气层金星惰性气体研究，化学和成像)。

如果被选中，这项任务将包括在大气层中投下一个探测器，并以高保真度测量到金星表面的化学成分，提供有关金星大气层起源和演化的信息，并帮助回答为什么它与地球不同的问题。

达芬奇输给了另外两个任务，普赛克和露西但在今年7月再次提交。

与此同时，美国国家航空航天局的另一个计划，与发现号计划没有联系，是LLISSE(长寿命原位太阳系探测器)。这是2017年开始的一个项目，目的是开发小型着陆器和仪器，使其能够在金星表面存活数天，而不是像之前的任务那样只能存活几分钟。

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“这种能力将彻底改变我们对金星的理解，让我们看到条件如何随时间变化，让我们对金星大气中发生的动态过程有新的见解，”说Lori釉博士他是美国国家航空航天局行星科学部主任，也是美国国家航空航天局支持lisisse工作的一部分。

“这些信息对于了解金星过去的水的历史和可能的宜居时期至关重要。但这需要电子设备能在470°c以上的温度下存活。”

标准的硅电子器件在这种条件下会很快崩溃，所以lisse将使用尖端的碳化硅半导体。其目标是在金星表面安装一个探测器，在原地收集有关金星天气的数据——这将是太空探索的一个突破时刻。

对未来金星任务的展望

目前，这些任务都不是一成不变的。在美国宇航局2019年的发现计划中提出的所有太阳系任务中，有5个将进入下一个发展阶段，还有一个将最终推进，计划于2021年发射。与此同时，人们希望liisse探测器将在2023年准备就绪，可能会被另一个任务带到金星。

欧洲航天局还希望利用雷达研究金星表面。昂科威宇宙飞船将围绕火星运行四年，观察有多少火山活动正在发生，表面是否在移动，并描述行星的内部结构。

所有这些都将有助于构建一个更详细的关于金星和地球之间的差异和相似之处的图像。“与地球进行真正的比较将是非常令人兴奋的，”Ghail说，他指的是金星的数据将具有与我们已经拥有的地球地质数据相似的分辨率。

昂科威任务的一部分将包括试图找到苏联的维纳拉着陆器，它将表面的图像发回地球。Ghail说:“我们想要确定它们(在它们迫降到地面后)的位置，然后拍摄它们周围的图像，以便理解这些图像。”

这将使研究人员能够将着陆器分析的岩石的化学成分与金星上的一个特定区域联系起来。

EnVision目前正处于第一阶段的研究，将于2021年春季结束。如果它被选中，它将于2032年发射，在五个月的巡航后抵达金星。但NASA和ESA并不是唯一关注金星的太空机构。

俄罗斯想继续探索这个星球Venera-D这是一项包括轨道飞行器和着陆器的拟议任务。印度空间研究组织(ISRO)也在计划一架名为Shukrayaan-1的轨道飞行器。

所有这些任务都有望帮助我们解答金星为何与地球如此不同的问题。但他们也关注一个更大的问题:宇宙中其他地方是否存在生命?一旦我们对使一颗行星适宜居住的过程有了更好的了解，系外行星搜寻者就会对在其他星球上寻找生命的地方有更好的了解。

“我们需要了解金星发生了什么，以及这种命运有多普遍，以估计有多少潜在的宜居行星，”说亚伯教授门德斯阿雷西博港波多黎各大学(University of Puerto Rico at Arecibo)行星宜居性实验室(Planetary宜居性Laboratory)主任。

随着天文学家探测和测量系外行星大气能力的提高，更多的线索将会出现。Méndez说:“我们现在还不能区分地球和金星。”这两颗行星的一个根本区别是金星令人窒息的超厚大气层。他说，这种厚度“对于任何地球大小的行星来说，我们还无法测量，但我们正在接近它”。

一旦天文学家有了更多关于系外行星大气的信息，他们就能够将这些信息与该行星与其主恒星距离的测量结合起来，以便更好地预测该行星适宜居住的可能性有多大。

因为，正如地球和金星所显示的，距离并不是一切。Méndez说:“即使是拥有类似金星大气层的地球，也太热了，不适合生命存在。”

可能是前一段时间我们有确定的答案有多少维纳斯在宇宙,为什么两个行星靠近彼此能够有如此截然不同的命运,但似乎世界天文学家的目光终于转回到我们最亲密的邻居。有时候，最有趣的东西就在我们的鼻子底下。