未知的浪漫金星

大卫·格林斯布恩

我出生的那一天是1959年的冬至。那天，《生活》杂志发表了一篇文章，标题是：“目标：

金星——那里可能有生命！”文章讲述了科学家如何乘坐热气球到达海拔24000多米的高空，用望远镜对金星大气层进行观测，以及水的发现如何增加了金星上存在生命的可能性。作为一个孩子，我十分热衷于阅读艾萨克·阿西莫夫的科幻小说《幸运的斯塔尔》和《金星的海洋》，小说讲述了人与金星上能够进行心灵感应的青蛙一起在海底冒险的故事。1975年，我15岁，我家的一位世交（他是一位行星科学家）给了我一张第一次从其他星球上拍摄的图片——金星的照片。苏联的“金星9”号探测器发回了一张黑白图像，图像上角岩遍地，布满细尘。在一片明亮天空的映衬下，金星看起来并不像我所痴迷的“阿波罗”拍摄的月亮那么神秘，而更像一个奇异、阴暗的荒漠，让你希望有朝一日能造访它。

然而，对我的许多同行来说，金星很快就失去了它的浪漫气息。在研究另一个行星的任务中，科学家的首个发现是金星根本不是科幻小说和思辨科学描绘的人间天堂。它与地球在质量、密度和大小等性质上几乎相同，但是它的表面已经被大量令人窒息的二氧化碳蒸干。在超强的温室效应的威胁下，金星长期以来一直被视为一个警世故事，即任何类地行星上都可能出现问题。在可能适宜外星生命居住的星球中，金星被认为是最不可能的一个。

但我仍对金星抱有希望，并且我多年的愚忠也得以证实。“金星9”号和其他着陆器观测到的岩石景观表明，金星曾经有过一段严酷的火山喷发史。20世纪90年代早期，美国的“麦哲伦”探测器证实了这一说法。“麦哲伦”使用雷达穿透金星厚厚的云层，绘制出丰富多样的表面动图。从贫乏的陨石坑可以判断，金星的表面主要形成于最近的10亿年间，比地球以外的任何岩质行星的表面都要新，而且近期也更加活跃。行星学家发现，它的原始气候可能更为湿冷，甚至可能更加适宜生命。通过对其密度和成分进行测量，他们发现形成金星的原始基本物质与地球相同，包含的水分可能比现在地球上飘浮在厚厚的大气层中的水分（相当于地球海洋水分的千分之一）还要多。

人们测量了金星上氘气（重氢）与氢气的比例，从而证实了这种说法。与地球的大气相比，金星的大气含有更高比例的氘气，这种比例差异表明金星上的氢气逐渐逃逸到了太空中，由于氘气比氢气重，逃逸速度比较慢，于是便渐渐产生了差异。回到以前，金星上的氢气肯定比现在多，也就是说，金星上的水分要比现在多。

因此，我们认为地球上刚刚出现生命时，金星上应该是一片富含有机分子的暖洋，在岩石海岸和火山口附近荡漾。星体演化理论推测，当时的太阳光没有现在那么明亮，因此，金星可以称得上是一个比地球更舒适的生命栖息地。随着阳光逐渐变热，大气中的水要比地表上的水存在的时间更久（因为水汽是一种强大的温室气体，可以导致气候变暖;这反过来导致更多的水被蒸发，产生了极大的积极影响）。在太阳达到一定亮度之后，这个过程就变得不可逆了：海洋彻底沸腾，太阳辐射将水分解成氢气和氧气，氢气进入太空后，氧气要么随之进入太空要么被地表的矿物质吞噬。最后，便产生了我们今天所见的干涸荒原。

金星可能是最近的宜居星球。

气温下降是需要时间的。我与同事采用了几种全球环流模式，这些模式与我们用来研究从地球到金星的气候变化模式相同。我们在研究云的形成、全球风、地形和行星自转等细节时，通过这些模型发现，金星拥有过海洋且适宜居住的时间可能比我们之前认为的要长，或许比火星拥有过海洋且适宜居住的时间还要久远。金星自发地形成了一种多云模式，保护它不受日晒的影响。其阳面覆盖着明亮的云层，可以反射阳光。阴面则大部分是无云的，这样热辐射便可以散发到太空中去，进而使金星冷却下来。这些大多取决于以往的地形、旋转速率和大气成分等细节，在我们从新的探测任务中获得更好的数据之前，我们仍然只能对这些细节进行猜测。

气温下降的影响是惊人的。在地球历史的大部分时间里，金星可能是离地球最近的宜居行星，甚至可能拥有过一个生机勃勃的生物圈。几十亿年以来，我们的太阳系中可能有两个相邻的岩质行星拥有湿润的气候，地质活跃且适宜居住。甚至当流星撞击星球、陨石碎片从一个星球弹射到另一个星球的时候，金星和地球之间可能还交换过生命。

然而，人们依然对金星抱有不好的看法，美国航空航天局和俄罗斯航天局也不再研究金星。1989年，美国发射了“麦哲伦”探测器，在此后的27年里美国再也没有进行过任何金星探测任务。幸运的是，其他国家对金星展开了研究。2006年夏，我收到了一封来自巴黎的信件，这封信改变了我的人生。信的开头写道：“我很荣幸地通知您，经过细致的同行评审，您被选为‘金星快车这一任务的跨学科科学家（IDS）。”这封信是由欧空局太阳系任务的协调员签署的，并且在信的结尾处邀请我参加一周后在德国达姆施塔特举行的一场会议。

是的，我想去！我要去金星（通过达姆施塔特会议去金星）。因此，作为美国太空生物学家的代表，我加入这个科学团队，参与到“金星快车”中。这是欧洲首次尝试探索离地球最近、最相似的其他行星。这艘初出茅庐的小型宇宙飞船围绕着我们的姊妹星球运转了8年，研究了这个改编版的地球，发现它的温室气候变化异常，云型也不断地发生着变化，龙卷风般的巨大涡流在两极肆虐，有威力巨大的电风暴，还有我们非常确信的活火山。

可以说，金星是一个比地球更舒适的生命栖息地。

2010年，日本宇航局发射了自己的金星探测器“破晓”号，主要目的是探测金星大气的超自转现象。然而，在探测器接近金星时没能进入金星周回轨道，而是围绕着太阳跳转。让人惊奇的是，与“阿波罗13”号的恢复技术一样，日本宇航局恢复了对这个探测器的控制，并且在2015年逐渐使探测器再次接近了金星的轨道。如今，这个探测器进一步丰富了我们对金星变化多端的大气和云层的理解，也进一步促使我们寻找这个火山活动活跃的地表的更多线索。

现在，这些小型探测任务使得对金星的勘探活动持续活跃。似乎同地球一样，金星内部仍然不断发生着地质活动。然而，我们需要通过美国航空航天局新的探测任务去了解金星是如何演变的，这一演变过程将有助于我们更广泛地研究类地行星。虽然在短时间内太阳系以外的任何行星都不会靠近我们，但在此期间，我们可以探索太阳系中的行星。我们可以利用现有的对为数不多的几颗行星的观测，来估量银河系中其他地方的行星。这些观测虽然很有限，却是非常必要的。

随着近30年来航空飞行器技术的不断进步，我们可以设想建造一艘能够经受住金星严酷环境考验的宇宙飞船;可以发送一个创新型航天器，通过雷达和红外线来形成清晰的地表图像，从而寻找当前地质活动的迹象;可以借助测量同位素的大气探测器来寻找消失了的海洋与生物圈的踪迹;可以利用飘浮在云层中的气球来检测这个过程中的极端气候，以便我们推测未来地球的气候情况;我们还可以用表面着陆器钻探岩石，仔细研究其中的矿物质，进而了解这些岩石的历史。

最近，美国航空航天局再度对这些探测任务产生了兴趣，这让我感到振奋，并希望美国参与探索这个与地球毗邻的行星的新时代快点到来。我之所以认为此次探索非常必要还有一个重要的原因。我在比较行星学方面的工作发生了很大的改变，最近我正通过人类的机械手来体验地球目前正在经历的转变。为了成为地球的好管家，我们需要更深入地了解气候演化。然而，我们永远也不会彻底了解我们的星球，也不可能在真空状态下完全明白人类自身在其演变中的作用。我们需要一个能用来做比较的切入点，而金星恰恰提供了一个这样的点。金星是一个天然实验室，能让我们检测模型并完善我们对极端气候变化的理解。

如果我们真想知道这个气候湿润的生物圈的家园——地球——是如何融入整个宇宙的，那么我们必须制订一个有关金星的探索计划。在一些科幻小说中，作者构想的气候潮湿、存在生命的金星，可能在某时某地真的存在过。但是，无论金星上是否存在过生命，最好的办法就是不断探索金星，这样我们就会发现我们的星球是多么与众不同，还会为我们不断了解银河系周围的类地行星提供背景知识，完善我们对类地行星气候变化的理解。