金星是一顆覆蓋著厚厚雲層的行星,這層反射外殼不僅以驚人的速度繞著這顆行星旋轉,還使它成為夜空中除了月亮之外,最亮的物體。相對的,它也阻絕了我們觀察其表面。
「但,事情並不是總是這樣」
在太陽系早期,金星合地球應該在相似的軌道上。它們的大小與含水量幾乎相同。但最終,金星失去了海洋,這迅速使其變成了地獄一般的世界,到處都是噴出二氧化碳的火山。
儘管經過幾個世紀的研究,金星雲層的秘密仍然未被解開:
為什麼金星失去了水分?金星的雲層裡有生命嗎?人類能到金星旅行嗎?
金星的海洋去哪了?
大約40億年前,金星和地球都是海洋世界。之後,水開始從我們的姐妹星球表面蒸發。隨著時間的推移,金星大氣中的吸熱氣體越來越多,最終導致了失控的溫室效應。
時間快進到今天,金星的大氣異常乾燥(地球的水含量是金星的10萬倍)。但是科學家們仍然不能確定究竟是什麼原因導致金星失去了水分。
這並不是因為金星比地球離太陽更近。而可能是因為金星缺乏一個磁場來保護它不受太陽風的影響。太陽風是一股強烈的高能粒子流,從太陽釋出。與地球不同的是,金星每243天才自轉一圈,所以金星很大程度上缺乏星球內部的物質流動。這間接剝奪了金星的磁場保護罩,而過去的探測任務表明,這可能致使太陽風將金星的水攪動並帶入太空。
儘管如此,科學家還是更渴望近距離觀察金星,那樣才能更好的解答這個問題。
與地球的氣候變化相似
20世紀70年代,天文學家開始意識到金星之所以具有煉獄般的特徵,很大程度上是因為它的二氧化碳水平比地球高出數百倍。(在地球上,這種吸熱氣體只佔大氣中很小的一部分,不過正在不斷增加,剛剛超過百萬分之400。)與此同時,科學家們意識到,地球上不斷上升的二氧化碳水平同樣會導致地球變暖。
金星上溫室效應的發現成為對地球上可能發生的事情的警告。在近幾十年裡,科學家們一直在通過觀察與研究金星,來計算和預測隨著大氣中二氧化碳的持續上升,我們地球的氣候將如何變化。
金星雲層中的生命
在20世紀60年代,卡爾 · 薩根提出外星生命可能隱藏在金星的雲層中。科學家們認為雲層中神秘的黑色斑塊,吸收了大量的太陽紫外線輻射,可能可以作為生命的燃料。
近期一些奇怪的證據表明,卡爾 · 薩根的推測是有可能的。這些斑塊似乎以難以解釋的方式驅動著天氣模式。一些科學家說,組成雲層中黑斑的粒子甚至可能類似於我們自己大氣中的微生物。
金星奇怪的「超自轉」雲
與我們的姐妹星球相關的最大謎團之一是為什麼它的雲以如此驚人的速度運轉。金星的上層大氣每四個地球日環繞金星一周。然而,金星上的一天(自轉一周)持續243個地球日。
當大氣自轉速度超過行星表面時,天文學家稱這種現象為超自轉。歐洲航天局的金星快車任務發現,有時候,金星的雲團環繞金星不到四天,而有時候它們需要五天以上才能完成一次。
在2020年4月發表的一項研究中,日本航天局的太空飛行器發現金星的超自轉是由多種原因共同作用的。包括來自太陽的熱量、大氣湍流以及行星自轉。
金星大氣層探測任務
目前在金星表面維持「存活」最久的記錄,是由蘇聯的金星13號完成的。金星地表的溫度高到足以融化鉛、錫和鋅等金屬,大氣壓也等同於地表以下半英裡的海洋。但我們不一定要到達金星表面,仍然可以通過接近我們的鄰居了解很多。
蘇聯的維加計劃印證了這一點。維加一號與維加二號進入金星的雲層,在颶風力量的帶動下,歷經46個小時,從行星的黑暗面飛行了7150英裡至其白晝面。隨後,儘管電池沒電,壽命較短,但仍然揭示了金星雲層的移動速度,大約150英裡/小時(約241.4千米/小時)。
一個類似的飛行任務計劃在未來十年內發射。諾思羅普·格魯曼公司希望NASA批准「金星大氣機動平臺」概念機,其將環繞雲層尋找外星生命的跡象。此外,印度資助了曙光1號金星任務的早期工作,其中可能包括一個氣球來研究雲層。
另一方面,在金星的大氣探測其表面,可能是相對更安全的。一些科學家甚至建議使用金星雲層中的氣球來探測下方的震動。
我們能殖民金星嗎?
在科幻片的宇宙中,在一個氣態行星的雲層中以恰到好處的高度盤旋,這樣居民就可以不穿太空衣走出去。一些科學家對金星也有類似的想像。
NASA的科學家傑弗裡蘭迪斯在2003年的研究寫道:「在雲層頂層,金星就是天堂一般的行星」。
如果你去距離金星表面30英裡的雲層旅行,你會驚奇地感受到類似地球的溫度和舒適的大氣壓力。雖然你不會像不受保護地在雲層中飄蕩,但這是一個引人注目的雲中之城的可能選址。
蘭迪斯發現,事實上,除了地球本身,金星的雲層是太陽系中最適宜居住的環境。這導致科幻小說作家和一些科學家幻想在那裡建立一個殖民地。
大多數關於如何完成這一壯舉的想法,都依賴於充滿可呼吸空氣、並且結構強化的小型飛艇,這種小型飛艇漂浮在金星上,將平臺懸掛在金星地獄般的表面之上。
NASA提出了「高海拔區金星探測方案」的概念。接下來將通過一系列任務來證明這一概念是可行的,最終將太空人送往金星的大氣層。