金星為什么這么神秘？

編譯 邵峰

金星

金星是在夜空中你能看到的最亮行星。金星在夜空中的亮度很高，但金星的地表實際被濃厚的云層遮蓋。再濃厚的云層也阻擋不了天文學家的好奇心……

金星基本信息

名稱：金星（距離太陽第二近的太陽系行星）

半徑：6051.8 千米

與地球的平均距離：0.4 億～2.61 億千米

表面溫度：438～482 ℃

自轉(zhuǎn)一周時間：243 天

公轉(zhuǎn)一周時間：224.7 天（金星的一年比一天更短）

衛(wèi)星數(shù)量：0（太陽系八大行星中，只有水星和金星沒有天然衛(wèi)星）

行星特征：被濃密的二氧化碳大氣覆蓋、溫室效應極強的類地行星

金星盈虧推翻“地心說”

1609 年的一天下午，意大利科學家伽利略用他從一家眼鏡店里買回的幾塊透鏡，成功組裝出了一臺10 倍的望遠鏡。此時，望遠鏡的原理剛剛被荷蘭制鏡師所發(fā)現(xiàn)，知道望遠鏡的人還很少。興奮的伽利略將自己組裝的望遠鏡獻給威尼斯總督，總督用它看清了遠處的商船，大為震驚。不久，伽利略就獲得了帕多瓦大學的終身教授職位。1609 年底，伽利略將望遠鏡的放大倍數(shù)提升到20 倍，并將望遠鏡對準天空行觀測進。從此，天文學進入了望遠鏡時代。

伽利略的觀測發(fā)現(xiàn)推翻了地心說

在望遠鏡的幫助下，伽利略發(fā)現(xiàn)有三顆衛(wèi)星環(huán)繞木星，這動搖了當時流行的“地心說”的根基，因為地心說認為所有天體都圍繞地球運轉(zhuǎn)。1610 年12 月，伽利略對金星的觀測發(fā)現(xiàn)則徹底推翻了地心說。伽利略在望遠鏡中看到的金星并不始終是圓形，而是像月球那樣出現(xiàn)從圓形到月牙形的周期變化，這種盈虧變化只有在金星環(huán)繞太陽運行的情況下才能得到合理解釋。

伽利略將這個發(fā)現(xiàn)公之于眾后，整個歐洲的天文學家都將望遠鏡對準金星，并相繼確認了金星的盈虧。從此，越來越多的人開始支持哥白尼的“日心說”。金星屬于內(nèi)行星，其與地球和太陽的相對位置在不斷變化過程中，這造成地球觀測者看到的金星被照亮部分大小也不斷變化，這就是金星盈虧的原因。金星的星相變化為人類認識宇宙提供了線索，但金星的真容卻被層層濃云籠罩……

只有日心說能解釋金星盈虧

地心說模型

云層下的神秘行星

在業(yè)余天文觀測圈，金星是出了名的難觀測。因為金星位于地球和太陽之間，所以要想從地球觀測金星，就要朝向太陽的方向。但在大部分時間里，金星會被淹沒在太陽的光輝中，只有在黃昏或黎明的短暫時間段里，我們才能觀測到金星。在理想的觀測條件下，數(shù)萬元級別的天文望遠鏡能讓觀測者較為清楚地看到木星的大紅斑，卻只能看到金星模糊的輪廓。即便你用口徑更大、成像效果更好的望遠鏡觀測，金星看起來也是一樣地模糊。1890 年，愛爾蘭天文學家克拉克在長時間觀測金星后感慨道：“能看到的只有云……視線都找不到地方安放?！?/p>

金星地表環(huán)境（模擬圖）

條件類似，卻和地球截然不同

金星和地球常常被看成一對雙胞胎：金星和地球差不多大，也是巖石行星，更巧合的是金星和地球一樣處于太陽系里的宜居帶，滿足液態(tài)水存在的條件。而且天文學家也確實相信金星上曾經(jīng)有海洋甚至生命存在。然而，雖然金星的先天條件和地球差不多，但今天的金星卻是毋庸置疑的生命禁區(qū)。金星地表白天的最高溫度超過460℃，溫度大概是油鍋最高溫度的兩倍，目前人類最先進的宇航服也無法抵御如此高溫。

蘇聯(lián)曾先后向金星發(fā)射了十多個探測器，其中“金星4 號”攜帶登陸艙降落在金星表面，但登陸器在距離金星地表還有25 千米時就失去聯(lián)系。蘇聯(lián)科學家經(jīng)過分析認為，登陸艙上的設備很可能是被金星的大氣壓給壓壞了，這說明金星的大氣壓遠遠不止此前估計的10～30 倍標準大氣壓。

蘇聯(lián)宇航局沒有氣餒，先后又向金星發(fā)射了幾個探測器，結(jié)果“金星5 號”重蹈覆轍，在“金星4 號”同樣的失聯(lián)高度失去聯(lián)系，“金星6 號”的耐壓能力稍強些，但也在距離金星地表10～12千米高度失聯(lián)。真正成功降落金星地表的首個人類探測器是“金星7 號”，在經(jīng)歷了之前的一系列失敗后，蘇聯(lián)宇航局將探測器的耐壓上限提升到180倍標準大氣壓。在下降到金星地表的過程中，“金星7 號”測量出金星地表的大氣壓為90 倍標準大氣壓。90 倍標準大氣壓有多強？如果探測器剛好占地1 平方米，那么金星大氣對其產(chǎn)生的壓力相當于一輛小轎車壓在探測器上。

如此嚴苛的環(huán)境，很難想象有生命能夠生存。

降落在金星地表的蘇聯(lián)"金星13 號"探測器（模擬圖）

熾熱的金星

排除高山等少數(shù)特殊地形，金星地表的溫度幾乎處處相等，這種情況在地球上是不會發(fā)生的，因為地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的晝夜交替會周期性地改變地表溫度。金星這種處處等溫的現(xiàn)象，背后的原因是強烈的溫室效應。金星大氣中二氧化碳濃度高達96.5%，而地球大氣中二氧化碳濃度僅有0.041%。二氧化碳分子對于可見光沒有阻擋作用，但是地表被陽光照射后輻射出的紅外線會被大氣中的二氧化碳困住，這就是二氧化碳導致溫室效應的主要原因——大氣中的二氧化碳就像一個讓太陽光熱量只進不出的被子，導致金星表面溫度高到讓所有生命都望而卻步。

在距離金星地表50～65 千米處的高空，懸浮著由濃硫酸液滴形成的云霧，它們是金星大氣中的二氧化硫和水蒸氣在光化學反應過程中形成的。除了濃硫酸液滴外，這一高度還存在少量鹽酸和氫氟酸液滴。這些成分在高溫下具有很強的腐蝕性，由此也為探測器降落金星表面帶來了極大困難。濃硫酸云更主要的作用是反射太陽光，金星之所以能成為地球夜空中除月球外的第二亮天體，是因為其高層大氣中的濃硫酸液滴能夠反射超過75%的太陽光，并且這些云層對太陽光中紅光的反射性超過對藍光的反射性。因此，金星在夜空中會略帶一些金黃色。

奇異地貌

人類相繼向金星發(fā)射過數(shù)十個探測器，由于金星地表沒有土壤和植被，觀察金星地質(zhì)構(gòu)造要比觀察地球的容易得多，我們對于這顆地球姐妹行星的了解也更加深入。

金星地表遍布著大量“冕狀構(gòu)造”，它們的樣子長得像小行星撞擊坑，但冕狀構(gòu)造并不是小行星撞擊留下的，而是金星地下熱物質(zhì)（如熔巖）上涌在地表留下的裂痕，多個同心圓是其標志性特征。

在金星北緯30°、東經(jīng)333°，有一處寬37 千米、長80 千米的奇特地質(zhì)構(gòu)造，呈現(xiàn)規(guī)律而重復的“脊—槽—脊”構(gòu)造，這被稱為瓦片構(gòu)造。但與其說像瓦片，不如說更像地下車庫坡道上的突起和凹陷。這種奇特構(gòu)造可能是火山活動造成的一種“擠壓—拉張”變形地貌。

瓦片構(gòu)造

冕狀構(gòu)造

未來計劃

金星上有，或曾經(jīng)有過生命嗎？為了回答這個問題，美國宇航局將在2028 年發(fā)射“達·芬奇號”金星探測器，它降落金星后只能持續(xù)工作17 分鐘，在此期間，它將傳回關(guān)于金星大氣和地表盡可能多的數(shù)據(jù)。中國也將開展對金星的探測任務。據(jù)中國工程院院士龍樂豪稱，在2030 年前，中國將對金星、火星和木星開展共9 次探索任務。

溫室效應是創(chuàng)造生命的重要機制，按照科學家計算，如果地球大氣沒有溫室氣體，那么太陽輻射最高只能將地表空氣加熱到 -20℃，溫室效應讓地表環(huán)境更適宜生命生存。對金星的進一步探測，將有助于回答一個重要問題：如果地球的溫室效應不受控制，地球是否會變成下一個金星？

歐洲航天局的“金星快車”探測器（模擬圖）