一、金星凌日

在太陽系中，處在“熱鄉”之中的行星并非只是水星，與水星比鄰的金星也是一個炎熱之地（圖1），它是太陽系中離太陽第二近的行星，人們對這顆星的興趣比水星更大。

 

　　圖1 金星

 

金星總是出現在日出之前和日落以后。在我國，人們將黎明前的金星稱為“啟明”，黃昏后的金星稱為“長庚”。《詩經》中說，“東有啟明，西有長庚?！敝傅亩际墙鹦?。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，古羅馬人稱它為維納斯。

從地球上看，金星偶爾會像一滴墨點一樣緩緩地穿過太陽的表面，這就是金星凌日。這種現象不會經常發生，且兩次一組地到來，一組中的兩次相隔8年，而兩組之間則相隔100多年，所以在一個人的一生中，至多有可能看到兩次金星凌日，很多人，即使他們活得很長也遇不到一次金星凌日。

我們中的很多人恐怕都屬于幸運的那一類，因為2012年的6月6日，一場金星凌日的天文大戲已按時上演，我國各地都能看到，整個過程持續了6個多小時，而更上一次的金星凌日則發生在2004年6月8日（圖2），這兩次金星凌日相信許多人都親歷過，算是很有眼福了。

 

　　圖2 2004年金星凌日

 

1761年6月6日也發生了一次金星凌日，那一天，俄國科學家羅蒙諾索夫（圖3）將他的望遠鏡指向金星，他注意到金星在接近太陽時有一圈明亮的環，于是他認定，金星上有大氣。

　　圖3 俄國科學家，俄羅斯自然科學奠基人羅蒙諾索夫

 

二、穿越金星大氣

現在我們知道，金星上的確有大氣，而且非常濃密。假若你要著陸金星，你便必須首先穿越那片濃密的大氣，那里96%是二氧化碳，3%是氮，0.1%是水蒸氣。大氣的頂部陽光充足，四周平靜，但到了距金星地面50至70千米時，你便會遇上“金星云”，它們是黃色的，由濃硫酸和硫磺組成，看起來更像霧。

四周黃霧彌漫，一片迷蒙，而風卻在這層云霧中以每秒100米的速度勁吹著。要知道在金星上吹這么強的風是很奇怪的，因為金星的自轉速度非常漫，它的一天相當于地球的243天。

云層的下面非常陰暗，只有2.2%的陽光能穿過云層到達金星的表面，但那里的溫度卻高達475攝氏度，是太陽系行星和衛星中溫度最高的地方。在那里，硫磺、鉛、錫都會熔化，而且氣壓也非常高。1967年，當“金星4號”的著陸器下降到距金星表面25千米時，信號突然停止，原來它被金星上的高氣壓壓癟了。

“金星4號”是蘇聯發射的系列金星探測器之一。1969年1月5日，“金星5號”出發，這艘探測器更結實一些，它在著陸過程中發回了53分鐘的探測數據，但在距地面24至26千米時又被壓壞了。1月10日，“金星6號”發射，但依然沒有成功。1970年8月17日，“金星7號”再赴金星，這次它軟著陸到了金星表面。

1975年，“金星9號”和“金星10號”出發，它們分別成功進入到金星的環繞軌道。“金星9號”的著陸器（圖4）也成功地從金星表面傳回了科學數據。蘇聯的金星探測進入到一個新高潮。80年代初，“金星13號”（圖5）和“金星14號”出發，更是開創了金星探測的新篇章，它們的著陸器都成功軟著陸到了金星表面。

 

　　圖4 “金星9號”著陸器

　　圖5 “金星13號”軌道

 

三、發現“盾形火山”

蘇聯的系列金星探測器首次探測到金星表面大氣壓和溫度的準確數據，它使人們意識到濃云之下的金星是一個煉獄，根本不適合生命存在。接下來，金星表面的更多真相又進一步被蘇聯的金星探測器揭示了出來。金星神秘的面孔一點點地展現在世人面前，那明亮的天空、橙黃的云層、強勁的氣流令人驚嘆不已。在人類的行星探測史上，那段時間堪稱金星探測的黃金時期。

蘇聯人在金星探測上的巨大成就刺激了美國人對金星的投入，他們奮起直追，先后發射了“水手號”和“先驅者號”系列探測器前往金星。1989年5月4日，“亞特蘭蒂斯號”航天飛機將一艘名為“麥哲倫號”的金星探測器（圖6）送上太空。“麥哲倫號”重3365千克，造價4.13億美元。后來的事實表明，它的表現非常出色。

 

　　圖6 “麥哲倫號”金星探測器

 

“麥哲倫號”最重要的成就是測繪了金星地貌。這艘探測器發現，金星上有一些巨大的圓頂地形（圖7），它們高幾千米，方圓達數百平方千米。這種地形由火山涌出物堆積而成，是玄武巖的巖漿，它們在金星上形成了寬闊的頂面和平緩的坡度。由于看上去像隆起的煎餅，又像古羅馬人使用的盾牌，人們就稱它們為“盾形火山”。

 

　　圖7 金星上有一些巨大的圓頂地形，由火山涌出物堆積而成

 

除“盾形火山”外，金星上還有一些椎形和泡狀的地形，其面積亦可達數百平方千米，它們也是地下熱流溢出的結果。

 

四、捕捉金星閃電

“麥哲倫號”還揭示了金星地殼的秘密：它沒有板塊運動，這和我們的地球很不一樣。在地球上，由于板塊運動，地殼能冷卻來自地下的熱量，又通過火山噴發把更多熱量散發到大氣中。然而金星沒有板塊運動，這讓人們對它的散熱方式產生了諸多猜測，也許那些地下的熱量是經由盾形火山散發出去的。

“麥哲倫號”和它以前的金星探測器使人類對金星有了前所未有的了解，然而也正是這些探測活動把越來越多的疑惑帶了出來。為什么金星大氣以極高的速度旋轉？溫室效應在金星的氣候演化中起了什么作用？云霧的形成和變化是怎樣的？太陽風如何影響了金星大氣？火山噴發對金星環境產生了怎樣的影響？金星上現在還有活火山嗎？凡此種種的問題注定了人類還得派新的探測器前往金星，這就促成了“金星快車”（圖8）對金星的“再訪”。

 

　　圖8 金星探測器“金星快車”

 

“金星快車”由歐洲空間局制造，匯集了歐洲11個國家的合作成果，同時還得到來自俄羅斯、日本和美國的支援。它搭載了7種科學儀器，造價3億歐元。

2005年11月9日，“金星快車”搭乘俄羅斯的“聯盟”運載火箭踏上了前往金星的旅程。次年4月11日，“金星快車”順利進入金星極地軌道。此后，它每24小時繞金星一圈，開始對金星進行環繞考察。

“金星快車”成功進入金星軌道的當天，科學家們便收到了它發回的金星南極地區照片，它們是“金星快車”在距金星表面20.6萬千米的地方拍攝的。在此后的探測中，“金星快車”又捕捉到了金星上的閃電。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成分，還具有在原始軟泥中摧生生命的功能。在這之前，人們已經知道除了地球外，木星和土衛六上也有閃電，但金星上的閃電與它們不同，它是在“硫酸云”中發生的。

金星閃電并非“金星快車”首次捕捉到，蘇聯的金星探測器“金星12號”也捕捉到了金星閃電。

 

五、揭秘金星身世

“金星快車”還首次讓人們仔細觀察了金星上的神秘云團。此前的觀測已經證實，金星云團的速度非常快，含有大量塵埃和硫酸，但有關云團的更多細節卻知之不多?！敖鹦强燔嚒卑l現，在金星的低緯地區，云團對流的現象非?；钴S，硫酸的濃度也比較高，在中緯地區，云團對流的強度就弱一些，但層數更多，密度也更大，它們看上去就像給金星扣上了一頂大帽子。

經過金星探測器一輪接一輪的探測，人類對金星的了解一點點地加深了，它的真實面貌開始慢慢地顯露出來。人們發現，金星可能曾經也是一顆宜于居住的星球。像地球一樣，不僅含有大量二氧化碳，還擁有大量液態水，然而后來金星上的水神秘地消失了，它變成了一顆滾燙的星球，表面溫度高達475攝氏度，氣壓是地球的100倍，而地球則演化得風和日麗，欣欣向榮。是什么原因使地球和金星這對原本如此接近的“姊妹星”遭遇了截然不同的命運呢？

原來金星的自轉速度非常慢，所以沒有強大的磁場，這樣一來，太陽風和太陽紫外線就直接撞擊了金星大氣，導致大量水分子被分解后流失到太空里。這就是金星上水的流失，這個過程開始于金星形成不久，已經持續45億年了。

由于沒有水，二氧化碳就全部進入到了大氣層中。經過數十億年的積累，金星上的溫室氣體越來越濃，它仿佛裹上了一層厚厚的棉被，溫度不斷升高，最后就變得炎熱如火了。

由此看來，早期的金星可能擁有過水，但主要存在于大氣中，那時金星還沒有形成固體的表面，所以金星可能并沒有形成自己的海洋。

不過，假若在金星表面凝固后，很多彗星撞擊了金星，它們就會為金星補充額外的水，金星仍有可能在某個時期擁有海洋，甚至擁有生命。

45億年前，金星和地球同時誕生，它和地球一起像“姊妹”一樣圍繞在太陽的身邊，然而溫室效應把金星帶離了“幸?！钡暮降溃顾鼔嬋氲搅藷挭z之中（圖9）。是飛往金星的太空探測器向我們描述了這個蒼涼的故事。

 

　　圖9 金星（左）和地球原本是“姊妹星”，但后來擁有了不同的“命運”

　　

 

在進入太空時代以前，人們有關太陽系的知識都來自于肉眼和望遠鏡的觀測，但太空時代到來后，人們對太陽系的認識便越來越多地依賴太空探測器。探測器不僅能飛到星球附近對其進行近距離的研究，還把人類包括視覺在內的各種感官的感覺能力延伸到了太陽系的邊緣。這是繼望遠鏡之后的又一次偉大進步，人類也因此獲得了大量有關太陽系的知識，并且在質和量上都形成了一次飛躍。本書將向讀者全面生動地介紹這樣一次偉大的發現之旅。

本文摘編自張唯誠著《出發吧，太空探測器》（科學出版社.2016.7）第一章部分，有刪節。

 

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破解金星的“命運密碼”

圖文簡介

金星閃電并非“金星快車”首次捕捉到，蘇聯的金星探測器“金星12號”也捕捉到了金星閃電。由此看來，早期的金星可能擁有過水，但主要存在于大氣中，那時金星還沒有形成固體的表面，所以金星可能并沒有形成自己的海洋。