這顆行星有云層卻不下雨，人類一心想探索，卻被幹掉9個探測器

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文

筆者 東邪

去年夏天，中國、以色列和美國都發射了火星探測器，這是人類歷史上首次在同一年中有三個國家發射火星探測器，這在全世界範圍內掀起了對火星探索的討論熱潮。當人們都在熱火朝天地談論未來人類移民火星的可能性時，怎麼也不會想到其實另外一顆行星在幾十年前比火星更受人類的關注，它就是金星。

上世紀五十年代，蘇聯科學家開始研究金星，得出的初步結論是：金星是地球的“姊妹星球”。這一結論讓其他國家的科學家感到振奮，如果金星真像地球的話，未來人類還能移民到金星上去。然而到了六十年代，蘇聯開始發射探測器去探測金星，並且多次嘗試讓探測器在金星著陸，結果發現金星的真實環境超出預想，逐漸讓科學家放棄了對它的幻想。

那麼金星的真實環境情況到底怎麼樣，以至於科學家打消了對它的探索熱情？

蘇聯在早期的金星探索中做了什麼樣的嘗試？

根據歷史記載，蘇聯從1961年開始發射金星探測器，首先發射升空的是“金星1號”，它也是人類歷史上第一臺飛向金星的探測器。在發射之前，蘇聯人對金星1號寄託了諸多希望，但最後金星1號還是辜負了蘇聯人，它在距離金星大約9。6萬公里的地方就與地球失聯，蘇聯科學家怎樣嘗試都沒法聯絡上金星1號，蘇聯的第一次金星探索宣告失敗。

六年後，蘇聯發射了“金星4號”。經過前面幾次的測試，蘇聯積累了一定的經驗，因此這次的金星4號成功進入金星軌道，第一次向地球傳回探測資料。據瞭解，金星4號進入金星大氣後受到了明顯的阻力，速度驟降到每秒鐘300米。它在大氣中穿越了大概1。5小時，然後準備實現硬著陸。就在金星4號準備著陸時，意外又發生了，它與地面失去了通訊。

後來經過蘇聯專家的分析，可能是金星4號的登陸艙的天線發生故障，導致失去通訊，結果就是它的著陸無法接受地面人員的控制，大機率墜毀在金星表面。經過多次打擊後，蘇聯仍不放棄對金星的探索，有專家認為這可能是當時美蘇太空競賽導致的，美國已經在登月上取得無法超越的成績，蘇聯只有在金星上也取得同樣的成就，才能與美國相提並論。

於是到了1970年，蘇聯的“金星7號”問世，並且首次成功在金星表面實現軟著陸。金星7號還向地面傳回金星氣壓和溫度的第一手資料，資料顯示金星表面的大氣壓強是地球大氣壓強的90倍，溫度超過450攝氏度。在這樣的環境下，金星7號並沒有堅持多久就和地面中斷通訊。

第一臺登陸金星的探測器發現了什麼？

初次成功在金星表面的軟著陸讓蘇聯增加了信心，因此蘇聯接著又研發了金星9號和金星10號，這兩架探測器在1975年6月8日和14日發射升空，並在10月22日和25日進入金星軌道，成為一對同時對金星金星探測的探測器。這對人造探測器對金星的表面進行全方位的拍攝，但拍攝到的圖片顯示金星的大氣中存在濃厚的雲層，根本無法看到金星表面的情況。

為了進一步探索金星表面的情況，蘇聯科學家指揮金星9號實施軟著陸，最後金星9號成功將一臺重達4。3噸的著陸器放在金星表面。根據蘇聯科學家的介紹，著陸器在降落過程中就已經開啟了探測工作，結果它探測到金星的雲層厚度足足有30多公里，這個厚度放在地球大氣層上相當於擴散到了亞軌道區域。

不僅如此，著陸器所攜帶的專業儀器探測到金星雲層中的主要成分是溫室氣體和各種酸性氣體，例如鹽酸、氫氟酸、二氧化硫等。在著陸器快要接觸金星地面時，它的壓力檢測儀出現了明顯的偏轉，指數顯示金星大氣壓是地球的92倍，相當於家裡常用的高壓鍋壓力的76倍，地球標準大氣壓的92倍。

實際上蘇聯科學家已經從金星7號那裡獲得了這些資料，因此他們知道如果要讓金星9號的著陸器能在金星表面待更長的時間，就必須用特殊材料來打造它的外殼。於是研發人員參考了當時蘇聯82型重巡洋艦的裝甲設計，為著陸器打造了同樣耐高壓和耐衝擊的外殼。當時有專家認為金星9號著陸器採用了世界上最抗壓的技術，但是它最終只在金星上堅持了53分鐘。

為什麼金星上雲層密佈卻不下雨？

經過金星9號著陸器的探測，金星濃厚的大氣層中有96%的成分都是二氧化碳，還有3。5%的成分是氮氣，剩下的氣體都是一些不利於生物生存的氣體，例如二氧化硫、氫氟酸、氨氣等。由於金星的雲層十分濃厚，因此不少科學家認為金星上應該經常出現降雨現象，然而著陸器在不到一個小時的探測中發現，金星表面十分乾旱，空氣溼度也很低。

這意味著金星是一顆很少下雨的星球，這對一顆充滿了雲層的星球來說有些反常，這背後是什麼原因呢？後來科學家在研究金星氣溫時才發現主要原因，原來是金星地表高達460多攝氏度的溫度導致降雨在下落的過程中蒸發了。之所以會發生這種情況，一方面是因為金星的雲層非常高，降雨有相當長的緩衝過程。

另一方面是金星的溫室效應十分嚴重，導致整個星球都籠罩在高溫環境中。那麼問題來了，金星的溫室效應是如何形成的？

金星嚴重的溫室效應是如何形成的？

對於這個問題，科學界存在不同的說法。有科學家認為是早期金星大氣發生了逃逸導致的，遠古金星可能和地球一樣存在液態水、氧氣等適宜的環境條件，但後來金星大氣在太陽活動的影響下發生了逃逸，導致大氣中的氧氣和水蒸氣大量逃逸，剩下的氣體中大部分都是二氧化碳。

另一個導致金星溫室效應的重要原因是金星表面存在許多活躍的火山。根據金星9號軌道器的探測資料顯示，金星地表的大型火山數量達到167座，它們的直徑普遍超過100公里，太陽系最大的火山“埃爾忒米斯火山”就坐落在金星上，據探測它的直徑達到2400公里，這相當於澳大利亞的國土面積。

上世紀九十年代，美國宇航局發射的“麥哲倫號”探測器發現金星表面存在上千座火山，同時還發現了一些正在噴發的火山。火山噴發進一步導致金星溫室效應的加劇，因為湧入大氣的火山灰會進一步增強對地面的保溫作用，火山大規模湧出的熔漿直接提高環境溫度。

為什麼這樣的金星也被認為是地球的“姊妹星球”？

現在大多數人都不理解這個說法，因為金星的自然環境十分極端，用“地獄星球”來形容它也不為過。其實“金星是地球的‘姊妹星球’”的說法很早就出現了，這種說法也促使蘇聯開展長期的金星探測活動。從一些探測資料來看，金星和地球確實在許多方面存在相似的地方。首先，金星的體積和地球的體積相仿，金星半徑只比地球半徑小300公里左右。

而且金星的密度也略小於地球，這使得金星的質量與地球質量相差不大。其次，金星和地球都有大氣層。放眼整個太陽系，擁有的大氣層的星球屬於極少數，而大氣層對於生命的孕育以及生存極為重要，因此這也是金星早期被認為與地球相仿的重要原因。再者，金星和i地球都有赤道傾角，這一點是其他星球所不具有的。

此外，金星和地球是太陽系中距離最近的行星，這一系列的情況讓早期的科學家推測金星可能是地球的“姊妹星球”。

磷化氫真的是金星存在生命的訊號嗎？

按道理說，金星如此地獄般的自然環境肯定是無法孕育生命的，更沒有生命存在的可能性，但是去年九月《自然天文學》上一篇研究論文再次引起了人們對金星生命這個話題的關注。該論文指出，位於夏威夷和智利的兩臺望遠鏡檢測到金星的雲層中存在磷化氫。這種氣體也出現在地球上出現過，但一般只與生命有關，即微生物透過生理反應產生了磷化氫。

因此在“金星大氣中存在磷化氫”的訊息發出後，不少科學家提出了疑問：金星大氣層中是否存在微生物呢？其實該論文的作者和一些科學家認為，磷化氫的出現並不能充分說明金星微生物的存在。後來有科學團隊指出，該研究論文中的資料可能存在偏差。換而言之，金星大氣中是否存在磷化氫還無法完全確定，金星生命話題的熱度也再次降了下來。