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为什么我们需要重返金星?

北极蚊子 2019-10-14 16:22

北京时间10月14日消息,据国外媒体报道,金星就在我们的隔壁。从宇宙学的角度来说,这是一颗几乎和地球一模一样的行星,二者大小相近,由相同的物质组成,围绕着同一颗恒星形成。

金星表面的温度高达470摄氏度,意味着传统电子设备的使用时间不会超过几个小时

对于在许多光年之外透过望远镜观察太阳系的外星天文学家(如果存在的话)来说,金星与我们的星球几乎没有什么区别。但是,如果了解金星表面的情况,比如堪比自洁烤箱的温度,以及充满二氧化碳和硫酸云的大气,那很显然,金星与地球一点都不像。

那么,为什么这两颗行星在位置、形成过程和组成上如此相似,结局却如此不同?这个问题一直困扰着许多行星科学家,并激发了无数的金星探索计划。如果科学家能够理解为什么金星会变成现在这样,就能更好地理解类地行星是常态还是例外。

曾经蓝色的金星?

这是苏联金星 13号着陆器发回的全景照片,经过了重新处理

目前科学上关于金星的主流观点认为,在某个历史时候,这颗行星上具有比目前多得多的水分,甚至还可能拥有海洋,但是随着太阳变得越来越热,越来越亮(恒星年龄增长的自然结果),金星表面的温度上升,最终蒸发掉了所有海洋。

随着越来越多的水蒸气进入大气层,这颗行星成为一个失控的温室,并再也无法恢复。与地球类似的板块构造(行星的外层被分割成大的、可移动的板块)是否曾经在金星上出现过,目前还不清楚。水对于板块构造的运作至关重要,而失控的温室效应会有效地阻止这一过程。

然而,板块构造的终结并不意味着地质活动的停止。金星内部具有相当大的热量,能够继续产生岩浆,这些岩浆以熔岩流的形式大量涌出,重新占据金星的大部分表面,的确,金星表面的平均年龄在7亿年左右,比火星、水星或月球的表面都要年轻得多。

探索地球的“姊妹星”

曾经富含水分的金星(想象图)

金星是湿润星球的观点只是一种假设。行星科学家不知道是什么导致了金星与地球有如此大的不同,即使这两颗行星的初始条件相差无几。人类对金星的了解比对太阳系内其他行星的了解都要少,这主要是因为探索金星需要面临多个独特的挑战。

例如,雷达需要穿过不透明的硫酸云层,才能探测到金星表面。这比探测月球或水星表面要复杂得多。金星表面的温度高达470摄氏度,意味着传统电子设备的使用时间不会超过几个小时,相比之下,火星的条件就好得多,漫游车可以在火星表面运行10年以上。在某种程度上,由于高温、强酸性和模糊的表面地质情况,使过去几十年里一直没有针对金星的持续探索计划。

尽管如此,在21世纪已经有两项专门的金星探测任务:欧洲空间局的“金星快车”(Venus Express)和日本宇宙航空研究开发机构的“破晓号”(Akatsuki)探测器。金星快车是欧洲首次对金星探勘的任务,运行时间从2006年到2014年;破晓号是日本第一个金星探测器,也是世界上第一个非地球的行星气象卫星,目前还在轨道上运行。

人类并不总是忽视金星。在20世纪60年代到80年代之间,金星曾经是行星探索的宠儿,大约有35次任务被派往探索这颗行星。1962年,美国国家航空航天局(NASA)的“水手2号”(Mariner 2)探测器成为第一个成功接近其他行星的空间探测器,根据其发回的数据,科学家估计金星覆盖着厚达60千米的二氧化碳大气层,表面温度大概为425摄氏度。

1975年,苏联的“金星9号”(Venera 9)探测器首次成功在金星表面着陆,然后发回了关于这颗行星的第一批图像。这是第一个成功环绕金星,并从金星表面传回科学数据的探测器,后来,1982年发射的“金星13号”(Venera 13)探测器成为第一个传回另一颗行星表面声音的航天器。

NASA最近一次发射前往金星的任务是1989年的“麦哲伦号”(Magellan)金星探测器,1994年,该航天器用雷达绘制了几乎整个金星表面的图像,然后按计划进入金星大气层并解体。

返回金星?

麦哲伦号于1982年5月4日发射升空,图中上方可以看到探测器的高增益天线

在过去的几年里,NASA提出了好几项金星任务。就NASA而言,最近的行星际任务是一台名为“蜻蜓”(Dragonfly)的核动力探测器,目的地是土星的卫星泰坦(Titan,即土卫六),还有一项测量金星表面成分的提议被选择作为进一步的技术发展。

其他航天机构也在考虑探测金星的任务,包括欧洲空间局绘制高分辨率金星表面地图的任务,以及俄罗斯在苏联的历史成就基础上,继续推进的计划。

如今距离麦哲伦号的发射已经过了30年,金星探索的未来看起来似乎很有希望,但是,单一的任务,比如一个雷达轨道器,甚至一个长寿命的着陆器,并不能解决所有悬而未决的谜团。

我们需要一个持续不断的探索计划,使我们对金星的了解能够达到接近火星或月球的程度,这需要时间和金钱,但或许是值得的。如果我们能理解金星形成的原因和时间,我们就能更好地理解一个地球大小的行星在靠近母恒星时会如何演化。在太阳亮度不断增强的情况下,金星甚至可能帮助我们了解地球未来的命运。

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