未知的浪漫金星

大衛(wèi)·格林斯布恩

我出生的那一天是1959年的冬至。那天，《生活》雜志發(fā)表了一篇文章，標題是：“目標：

金星——那里可能有生命！”文章講述了科學家如何乘坐熱氣球到達海拔24000多米的高空，用望遠鏡對金星大氣層進行觀測，以及水的發(fā)現(xiàn)如何增加了金星上存在生命的可能性。作為一個孩子，我十分熱衷于閱讀艾薩克·阿西莫夫的科幻小說《幸運的斯塔爾》和《金星的海洋》，小說講述了人與金星上能夠進行心靈感應的青蛙一起在海底冒險的故事。1975年，我15歲，我家的一位世交（他是一位行星科學家）給了我一張第一次從其他星球上拍攝的圖片——金星的照片。蘇聯(lián)的“金星9”號探測器發(fā)回了一張黑白圖像，圖像上角巖遍地，布滿細塵。在一片明亮天空的映襯下，金星看起來并不像我所癡迷的“阿波羅”拍攝的月亮那么神秘，而更像一個奇異、陰暗的荒漠，讓你希望有朝一日能造訪它。

然而，對我的許多同行來說，金星很快就失去了它的浪漫氣息。在研究另一個行星的任務中，科學家的首個發(fā)現(xiàn)是金星根本不是科幻小說和思辨科學描繪的人間天堂。它與地球在質量、密度和大小等性質上幾乎相同，但是它的表面已經(jīng)被大量令人窒息的二氧化碳蒸干。在超強的溫室效應的威脅下，金星長期以來一直被視為一個警世故事，即任何類地行星上都可能出現(xiàn)問題。在可能適宜外星生命居住的星球中，金星被認為是最不可能的一個。

但我仍對金星抱有希望，并且我多年的愚忠也得以證實。“金星9”號和其他著陸器觀測到的巖石景觀表明，金星曾經(jīng)有過一段嚴酷的火山噴發(fā)史。20世紀90年代早期，美國的“麥哲倫”探測器證實了這一說法。“麥哲倫”使用雷達穿透金星厚厚的云層，繪制出豐富多樣的表面動圖。從貧乏的隕石坑可以判斷，金星的表面主要形成于最近的10億年間，比地球以外的任何巖質行星的表面都要新，而且近期也更加活躍。行星學家發(fā)現(xiàn)，它的原始氣候可能更為濕冷，甚至可能更加適宜生命。通過對其密度和成分進行測量，他們發(fā)現(xiàn)形成金星的原始基本物質與地球相同，包含的水分可能比現(xiàn)在地球上飄浮在厚厚的大氣層中的水分（相當于地球海洋水分的千分之一）還要多。

人們測量了金星上氘氣（重氫）與氫氣的比例，從而證實了這種說法。與地球的大氣相比，金星的大氣含有更高比例的氘氣，這種比例差異表明金星上的氫氣逐漸逃逸到了太空中，由于氘氣比氫氣重，逃逸速度比較慢，于是便漸漸產生了差異。回到以前，金星上的氫氣肯定比現(xiàn)在多，也就是說，金星上的水分要比現(xiàn)在多。

因此，我們認為地球上剛剛出現(xiàn)生命時，金星上應該是一片富含有機分子的暖洋，在巖石海岸和火山口附近蕩漾。星體演化理論推測，當時的太陽光沒有現(xiàn)在那么明亮，因此，金星可以稱得上是一個比地球更舒適的生命棲息地。隨著陽光逐漸變熱，大氣中的水要比地表上的水存在的時間更久（因為水汽是一種強大的溫室氣體，可以導致氣候變暖;這反過來導致更多的水被蒸發(fā)，產生了極大的積極影響）。在太陽達到一定亮度之后，這個過程就變得不可逆了：海洋徹底沸騰，太陽輻射將水分解成氫氣和氧氣，氫氣進入太空后，氧氣要么隨之進入太空要么被地表的礦物質吞噬。最后，便產生了我們今天所見的干涸荒原。

金星可能是最近的宜居星球。

氣溫下降是需要時間的。我與同事采用了幾種全球環(huán)流模式，這些模式與我們用來研究從地球到金星的氣候變化模式相同。我們在研究云的形成、全球風、地形和行星自轉等細節(jié)時，通過這些模型發(fā)現(xiàn)，金星擁有過海洋且適宜居住的時間可能比我們之前認為的要長，或許比火星擁有過海洋且適宜居住的時間還要久遠。金星自發(fā)地形成了一種多云模式，保護它不受日曬的影響。其陽面覆蓋著明亮的云層，可以反射陽光。陰面則大部分是無云的，這樣熱輻射便可以散發(fā)到太空中去，進而使金星冷卻下來。這些大多取決于以往的地形、旋轉速率和大氣成分等細節(jié)，在我們從新的探測任務中獲得更好的數(shù)據(jù)之前，我們仍然只能對這些細節(jié)進行猜測。

氣溫下降的影響是驚人的。在地球歷史的大部分時間里，金星可能是離地球最近的宜居行星，甚至可能擁有過一個生機勃勃的生物圈。幾十億年以來，我們的太陽系中可能有兩個相鄰的巖質行星擁有濕潤的氣候，地質活躍且適宜居住。甚至當流星撞擊星球、隕石碎片從一個星球彈射到另一個星球的時候，金星和地球之間可能還交換過生命。

然而，人們依然對金星抱有不好的看法，美國航空航天局和俄羅斯航天局也不再研究金星。1989年，美國發(fā)射了“麥哲倫”探測器，在此后的27年里美國再也沒有進行過任何金星探測任務。幸運的是，其他國家對金星展開了研究。2006年夏，我收到了一封來自巴黎的信件，這封信改變了我的人生。信的開頭寫道：“我很榮幸地通知您，經(jīng)過細致的同行評審，您被選為‘金星快車這一任務的跨學科科學家（IDS）。”這封信是由歐空局太陽系任務的協(xié)調員簽署的，并且在信的結尾處邀請我參加一周后在德國達姆施塔特舉行的一場會議。

是的，我想去！我要去金星（通過達姆施塔特會議去金星）。因此，作為美國太空生物學家的代表，我加入這個科學團隊，參與到“金星快車”中。這是歐洲首次嘗試探索離地球最近、最相似的其他行星。這艘初出茅廬的小型宇宙飛船圍繞著我們的姊妹星球運轉了8年，研究了這個改編版的地球，發(fā)現(xiàn)它的溫室氣候變化異常，云型也不斷地發(fā)生著變化，龍卷風般的巨大渦流在兩極肆虐，有威力巨大的電風暴，還有我們非常確信的活火山。

可以說，金星是一個比地球更舒適的生命棲息地。

2010年，日本宇航局發(fā)射了自己的金星探測器“破曉”號，主要目的是探測金星大氣的超自轉現(xiàn)象。然而，在探測器接近金星時沒能進入金星周回軌道，而是圍繞著太陽跳轉。讓人驚奇的是，與“阿波羅13”號的恢復技術一樣，日本宇航局恢復了對這個探測器的控制，并且在2015年逐漸使探測器再次接近了金星的軌道。如今，這個探測器進一步豐富了我們對金星變化多端的大氣和云層的理解，也進一步促使我們尋找這個火山活動活躍的地表的更多線索。

現(xiàn)在，這些小型探測任務使得對金星的勘探活動持續(xù)活躍。似乎同地球一樣，金星內部仍然不斷發(fā)生著地質活動。然而，我們需要通過美國航空航天局新的探測任務去了解金星是如何演變的，這一演變過程將有助于我們更廣泛地研究類地行星。雖然在短時間內太陽系以外的任何行星都不會靠近我們，但在此期間，我們可以探索太陽系中的行星。我們可以利用現(xiàn)有的對為數(shù)不多的幾顆行星的觀測，來估量銀河系中其他地方的行星。這些觀測雖然很有限，卻是非常必要的。

隨著近30年來航空飛行器技術的不斷進步，我們可以設想建造一艘能夠經(jīng)受住金星嚴酷環(huán)境考驗的宇宙飛船;可以發(fā)送一個創(chuàng)新型航天器，通過雷達和紅外線來形成清晰的地表圖像，從而尋找當前地質活動的跡象;可以借助測量同位素的大氣探測器來尋找消失了的海洋與生物圈的蹤跡;可以利用飄浮在云層中的氣球來檢測這個過程中的極端氣候，以便我們推測未來地球的氣候情況;我們還可以用表面著陸器鉆探巖石，仔細研究其中的礦物質，進而了解這些巖石的歷史。

最近，美國航空航天局再度對這些探測任務產生了興趣，這讓我感到振奮，并希望美國參與探索這個與地球毗鄰的行星的新時代快點到來。我之所以認為此次探索非常必要還有一個重要的原因。我在比較行星學方面的工作發(fā)生了很大的改變，最近我正通過人類的機械手來體驗地球目前正在經(jīng)歷的轉變。為了成為地球的好管家，我們需要更深入地了解氣候演化。然而，我們永遠也不會徹底了解我們的星球，也不可能在真空狀態(tài)下完全明白人類自身在其演變中的作用。我們需要一個能用來做比較的切入點，而金星恰恰提供了一個這樣的點。金星是一個天然實驗室，能讓我們檢測模型并完善我們對極端氣候變化的理解。

如果我們真想知道這個氣候濕潤的生物圈的家園——地球——是如何融入整個宇宙的，那么我們必須制訂一個有關金星的探索計劃。在一些科幻小說中，作者構想的氣候潮濕、存在生命的金星，可能在某時某地真的存在過。但是，無論金星上是否存在過生命，最好的辦法就是不斷探索金星，這樣我們就會發(fā)現(xiàn)我們的星球是多么與眾不同，還會為我們不斷了解銀河系周圍的類地行星提供背景知識，完善我們對類地行星氣候變化的理解。