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不可触及的维纳斯:金星的科学探测


2020-06-14


 不可触及的维纳斯:金星的科学探测

译|Mumu Dylan

  金星是太阳系中最接近于地球的行星,无论是距离、大小、质量和组成。但她却是一个地狱般的星体,原因是大气中布满厚厚的不透光硫酸云层、极高的大气压力和足以熔化铅的表面温度。

  对传统的探测仪器而言,金星过于阴暗及滚烫,使之在许多重大的探测任务中被忽略。不过,金星探测和它的数据研究也有大放光芒的时刻。物理学家弗雷德里克・泰勒(Fredric Taylor)在他的资料入门书《金星的科学探测》中提及了关于这颗行星的历史。

不可触及的维纳斯:金星的科学探测

  1950年代,第一条线索发现金星与地球并不相似。地球上的射电天文望远镜透过观测金星的云层,报告指出她超过摄氏三百度(时至今日估计有着更高的温度)。但那是金星电离层(大气层上部)的温度,还是她的表面温度呢?

  美国天文学家卡尔·萨根(Carl Sagan)的博士论文说明了温室效应能够解释金星表面温度过高的情况,并列明检验他的理论。他游说当时新成立的美国太空总署(NASA),打造行星际探测器,并在上面装载相应的仪器-微波辐射仪。1962年,两台相同的探测器水手一号和二号製造并启用,虽然水手一号任务失败,但二号成功地在金星周围探测三个月,并取得关键的检测报告。报告显示出当辐射计直接对準行星表面时,测得的温度最高,而将其水平通电离层时,测得的温度最低。

不可触及的维纳斯:金星的科学探测

  泰勒还讲述了美苏太空竞赛中探索金星的故事。相对于冷战,这个故事看似是友好的,实际上可能有助于和缓两个超级大国之间的紧张关係。科学家们阅读对方的论文并开始访问彼此的国家。相互尊重的情况开始出现,但中间并不是一个顺利的过程。1967年,苏联探测器「金星四号」空投到金星的大气层中,根据测定直到气压有2000千帕和摄氏275度的高温才失去传送讯号。儘管已经有证据表明金星的气压和温度更高,但苏联科学家坚称探测器已经到达行星表面。当时我还是个刚出道的博士,我感受到他们强烈的坚持,觉得也许他们有着不允许失败的压力。

  但1969年后苏联仍然坚持着这项计划,金星五号及金星六号第一次成功的登陆金星表面。这一次着陆,探测器在高温下运作了一个小时后损毁,测得了温度、气压和组成物质。现在我们很清楚的知道,金星的表面有450度的高温,压力为9000千帕,是地球的气压的90倍。

不可触及的维纳斯:金星的科学探测

  1975年,金星九号及十号拍摄传回了金星的表面,影像中透露出平坦又有裂缝的岩石板块,推测是已经凝固的熔岩。这些照片由电视摄影机在自然光下拍摄,指出大约只有2%的入射太阳光能够穿透浓厚的大气层进入到地表,一位苏联科学家在一场我参与的会议中形容:「就像是莫斯科多云的冬天」。

不可触及的维纳斯:金星的科学探测

  泰勒重新审视了金星的起源、演进及星体的组成,发现这颗行星依然存在许多谜团。是什幺维繫着这颗星球异于常态的温室效应?若金星上曾经有海洋,那这些海水到哪里去了?为什幺云顶的风速比地面的快上50倍,更是地球高速气流速度的两倍以上?

  又为何金星二氧化碳组成的大气庞大到几乎是高于地球氮氧大气的100倍呢?对于金星的表面和内部,我们最大的疑问是:这颗行星在看不出任何板块运动的状况下,是如何释放其内部热能?有充足的火山爆发吗?还是火山运动时将什幺气体发散到表面?火山运动是否改变了金星的气候?

  为了回答这些问题,太空研究机构都在研发适合前往金星的太空船和探测器,在金星表面上运作是有其困难度,但并非不可能的任务:仪器必须耐热或是保持低温。

不可触及的维纳斯:金星的科学探测

  该书还重现了许多美国太空总署麦哲伦探测器雷达勘探行星表面的有趣图像。在讲述云层的章节里,描述它们多集中在50至65公里的高空(地球约在0至15公里),揭露了很多关于金星上的气象。儘管有着强风,大气环流却因为受到涡流和大气波的干扰较少而比地球更为平顺,伴随着几乎是由东到西的吹动。另外,由于规模庞大的大气似乎已经平衡了赤道与两极之间的温差。而在两极,云层明显看到涡旋的边缘有着像是地球上的极地涡旋。

  泰勒明确地相信着金星有很多讯息是要告诉我们所住的地球,特别是透由金星上的温室效应、风和火山,还有那炙热表面的历史。他伤感的写道「被遗忘的世界」和描述尚未启程的任务为「还未实现的目标」。本书最后的一部份是具有前瞻性的,涵盖着各种计划来进一步探索地球的任性邻居。

Nature》

图片出处:Wikipedia



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