探秘金星

張唯誠

歐洲空間局的金星探測器“金星快車”在經(jīng)過4億千米的飛行后，于2006年5月7日進入環(huán)繞金星的最終軌道，在這里，“金星快車”上的所有探測設(shè)備都被逐漸激活，人類沉寂多年的金星探測活動終于全面拉開了序幕。

人類上一次造訪金星的使者是“麥哲倫號”金星探測器，它是被“亞特蘭蒂斯號”航天飛機于1989年5月4日送上前往金星的征途的。在那之前，美蘇兩國爭相往金星發(fā)射了近30艘探測器，這種前仆后繼的探測大大豐富了人類有關(guān)金星的知識，然而失望的空氣也隨之日益濃厚起來。人們發(fā)現(xiàn)金星是那樣令人生畏，它濃密的大氣主要由二氧化碳組成，黃色的云由濃硫酸和硫黃組成：那里的溫度可達475攝氏度，連硫磺，鉛，錫都會熔化；那里干旱異常，氣壓極高，連試圖著陸的探測器都被它的高氣壓壓癟了。很顯然，這種煉獄般的環(huán)境是不適合生命存在的。相比之下，人們覺得火星要迷人得多，這也正是此后人們把太空探測的重心轉(zhuǎn)移到火星的緣故之一。然而是什么因素又重新燃起了科學(xué)家們探測金星的熱情呢?

金星地球緣何命運迥異

“金星快車”是一艘在“火星快車”的基礎(chǔ)上誕生的探測器，搭載的科學(xué)儀器包括磁強計，紫外線、可見光和近紅外線成像分光計。傅立葉行星分光計，紫外及紅外大氣分光計，金星監(jiān)測照相機，射電科學(xué)試驗裝置，宇宙離子及高能原子分析儀等?？茖W(xué)家希望這些儀器能幫助他們解開一個有關(guān)金星環(huán)境的巨大謎團，那就是金星是如何變成了像現(xiàn)在這樣的一個炎熱如火的星球的?

從結(jié)構(gòu)上看，金星和地球仿佛是一對姊妹星，金星的半徑約為6073千米，只比地球半徑小300千米，體積是地球的0.88倍，質(zhì)量為地球的五分之四，平均密度也僅略小于地球，加上它們在太陽系中的位置相似，誕生的時間相同，所以它們的“命運”理應(yīng)相差無幾才對。而且科學(xué)家們的研究也表明，金星的早期的確很像地球，那時它曾有過大面積的海洋，并且還可能孕育出了生命，然而不知為什么，后來它的大氣中積累了大量的二氧化碳，氣溫升高，溫室效應(yīng)愈演愈烈.最后便演變成為一顆滾燙的星球了。這一切是如何發(fā)生的?其主要因素是什么?揭開這個秘密不僅能幫助我們了解金星，同時也有利于認識正在深受溫室效應(yīng)困擾的地球，避免地球重蹈金星的覆轍。

除此之外，金星上還有不少令人困惑的現(xiàn)象，例如，以往的探測表明，金星太氣的上方在猛烈地刮著自東向西的疾風(fēng)，其風(fēng)速高達每秒80～110米，比地球上的颶風(fēng)還要猛烈。然而，金星的自轉(zhuǎn)速度卻非常緩慢，赤道處為每小時6.5千米，這說明金星上的疾風(fēng)與金星的自轉(zhuǎn)并無關(guān)系，那么疾風(fēng)是如何產(chǎn)生的呢?又比如。我們知道金星上絕不可能有高等生物，因為它的地表溫度太高，氣壓太大，并含有大量腐蝕性氣體。但也有研究表明，金星上可能存在低級的生命，它們可能是存在于金星云中的菌群，那里的環(huán)境相對好一些，溫度和壓力和地球很接近?？墒牵@是真的嗎?

另外還有許多問題也是科學(xué)家們想知道的，例如金星全球氣溫的平衡狀況如何?不同高度大氣層中的物質(zhì)成分、云霧的形成和變化是怎樣的?太陽風(fēng)如何影響了金星大氣?火山噴發(fā)對金星環(huán)境產(chǎn)生了什么影響?金星上現(xiàn)在還有活火山嗎?要回答這些問題，解開這些謎團，必須派一艘探測器飛往金星，于是“金星快車”項目便應(yīng)運而生了。按計劃，探測任務(wù)將持續(xù)2個金星恒星日，如果有可能，還將視情況延期。金星自轉(zhuǎn)速度非常緩慢，它的“1天”相當(dāng)于地球上的243天，因此“金星快車”在目的地軌道上計劃執(zhí)行任務(wù)的時間雖然只有2個金星恒星日。但卻是地球上的近500天。事實上，截至目前，它實際的工作壽命已大大超過它的計劃壽命了。

云層里的秘密

金星大氣可分為3層，最上層是稀薄的大氣，距地表100～500千米，它在太陽風(fēng)、宇宙射線的作用下被電離而形成了電離層；中間是濃密的云層，主要由硫磺和硫酸組成，距地表50～100千米：50千米以下為下層，多為二氧化碳和水蒸氣等。

通過用紫外線、可見光和近紅外熱波段對金星大氣和云層的不同深度進行探測，結(jié)果表明金星大氣和云層的形態(tài)隨著緯度的變化而變化。在赤道地區(qū)，云層形狀不規(guī)則；在中緯度地區(qū)，云層呈條狀，流動速度可超過每小時400千米：在極地地區(qū)，云層里出現(xiàn)了對稱性的雙螺旋結(jié)構(gòu)。它們看上去像氣旋，但它們的能量來自哪里，又是如何保持穩(wěn)定的，目前還沒有確切的解釋。

2007年11月，“金星快車”又利用攜帶的磁性天線設(shè)備首次證實了金星上有閃電活動，估計其發(fā)生的頻率和活躍的程度比地球還高。這是一個非同尋常的發(fā)現(xiàn)，因為閃電對一顆行星具有非凡的意義，它會影響這顆行星的大氣化學(xué)成分并有催生生命的功能。在這之前，人們已經(jīng)知道除了地球外太陽系中還有幾個星球能夠產(chǎn)生閃電，如木星、土衛(wèi)六等，但金星上的閃電不同之處在于，它是在“硫酸云”中發(fā)生的。

金星大氣中另一項驚人發(fā)現(xiàn)是所謂的“紫外線吸收劑現(xiàn)象”。據(jù)分析，這種“紫外線吸收劑”主要分布在金星大氣層的上部，它們幾乎吸收了來自太陽的半數(shù)輻射能量。但是，科學(xué)家們暫時還無法確定到底是何種物質(zhì)產(chǎn)生了如此強烈的吸收效應(yīng)。它們可能是一種固體微粒或者液滴，是從大氣的底層被輸送到云層上端的，那里的溫度和壓強跟地球上的非常接近，因此是金星生命(假若有的話)最有可能存在的地方?？茖W(xué)家們曾經(jīng)一度認為，在太陽系內(nèi)所有的行星中金星是最不適合生命存在的，然而，2002年9月，美國科學(xué)家聲稱，他們發(fā)現(xiàn)金星上存在著微生物活動的痕跡。假若真是這樣，這些吸收紫外線的化學(xué)物質(zhì)就可以對微生物起到保護傘的作用。

沮室效應(yīng)

通過幾年的探測，“金星快車”正在拔開金星上神秘的濃霧，使金星滄桑的演化史日益清晰起來。早期的金星就像地球一樣是一顆宜于居住的星球，有水，適宜的溫度和大氣，但幾十億年以后，這種良好的環(huán)境被二氧化碳逐漸地破壞了。在金星的大氣層中，二氧化碳占了其全部物質(zhì)組成的96％，而地球大氣中的二氧化碳只占0.033％。二氧化碳是一種溫室氣體，白天里，它使陽光通過，照到金星表面上，但夜間它又阻擋金星表面的紅外輻射與外界進行熱交換。在地球上，水能夠溶解空氣中的二氧化碳，把它變?yōu)樘妓猁}，沉積到巖石層中。假若金星上的水不流失，它也可能是另外一種模樣。然而金星的自轉(zhuǎn)速度非常慢，這導(dǎo)致了金星難以產(chǎn)生能夠保護自己免受太陽風(fēng)襲擊的強大的磁場，太陽風(fēng)直接撞擊金星的上層大氣，使得金星上層大氣的水蒸氣分解為氫氣和氧氣。由于質(zhì)量小，氫氣逃逸到了太空中，而氧則與地殼中的物質(zhì)化合，最終導(dǎo)致地表上的水分消失殆盡。這樣一來，二氧化碳就全部進入到了大氣層中，經(jīng)過數(shù)十億年的積累，溫室氣體越來越濃，金星溫度不斷升高，最后變得炎熱如火了?！敖鹦强燔嚒钡奶綔y表明，直到今天，這顆行星的大氣中二氧化硫的數(shù)量仍在不斷地發(fā)生著變化。一些科學(xué)家認為，這說明金星表面仍然存在著火山活動。

金星上的溫室效應(yīng)也給地球敲響了警鐘，因為現(xiàn)在的地球也在經(jīng)歷一個溫室效應(yīng)的過程，它所帶來的直接后果就是氣候的持續(xù)變暖。調(diào)查表明，從1860年到現(xiàn)在，人們記錄到的全球平均氣溫上升了0.6攝氏度，海平面上升了10～20厘米，這一上升幅度是過去3000年海平面平均上升幅度的10倍。這樣的氣候趨勢是自然演進的結(jié)果還是人類活動所致?地球是否在重蹈金星的覆轍?人們期望找到更多的線索以獲得確切的答案。

截至目前為止，“金星快車”已進行了對金星大氣的全球性三維繪圖，檢測到了逃逸的水分子，尋找到了金星大氣中頻發(fā)閃電的確鑿證據(jù).對金星地表做了紅外觀測。2009年2月，歐洲空間局決定再次延長“金星快車”對金星的探測期限，這樣，這顆已在軌道上運行了3年的金星探測器就將一直工作到今年年底了，人們期待它為揭秘金星做出更多的貢獻。(文章代碼：1804)

[責(zé)任編輯]龐云