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定了!她们将前往金星寻找生命!

最新公众号 2021-6-7 07:33 42939人浏览 0人回复
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周一·知古通今| 周二·牧夫专栏周三· 太空探索 | 周四·观测指南 周五· 深空探测| 周六 · 茶余星话| 周日 · 视频天象作者: Kenneth Chang编译:杨伯顺校对:王茸 王婧彧 张砚斌 张宇辰后台:库特莉亚芙卡 李子 ...



周一 · 知古通今|   周二 · 牧夫专栏

 周三 · 太空探索   |   周四 · 观测指南

 周五 · 深空探测  |  周六 · 茶余星话  |   周日 · 视频天象

作者: Kenneth Chang

编译:杨伯顺

校对:王茸 王婧彧 张砚斌 张宇辰

后台:库特莉亚芙卡 李子琦 徐⑨坤 胡永葳

上个世纪后半叶,美苏两个超级大国之间的“空间之战”从地球燃起,蔓延到近地太空、月球,还将竞逐场进一步扩展到了金星、火星。在加加林尚未走出地球之时,苏联便已然带着雄心前往金星。但金星1A号出师未捷,金星1号音讯全无,接下来的几次任务也都接连失败,或者即便登上了金星也没能传输太多有用的信息。苏联人不认输,一次又一次的发射,1981年终于在金星13号与14号身上取得了重要收获——它们在金星上坚持了一两个小时,并分别传回了很多金星地表图像和金星上的声音。而美国也先后发射了水手系列飞掠器、先驱者轨道器以及麦哲伦金星探测器等,完成了飞掠、轨道绕行等目标,并最终实现了对金星地图的绘制。



1990的麦哲伦号是NASA最后一台到达金星的探测器。

Credit: PLANET-C 项目组/JAXA

一、重返金星

自此之后,苏联解体,NASA也再未造访过这颗地狱星球。三十年后的今天,NASA再次将目光投向金星,并计划发射两台探测器。

在上周三,NASA局长比尔·纳尔逊宣布了他们最新选择的行星任务“达芬奇+(金星深层大气稀有气体的化学构成和成像研究,Deep Atmosphere of Venus Investigations of Noble Gases, Chemistry and Imaging)”以及“真理号”,二者将于本世纪二十年代末登陆金星。

“这两项姊妹任务的目标都是要理解金星为什么变成了现在这样地狱般的世界,以至于铅在金星表面都会融化,”纳尔逊在向NASA工作人员报告机构现状时提到。



在很多方面,金星都像是地球的双胞胎——她的体积、质量以及组成成分都与地球相似,而且她的轨道也距离地球最近。但是,两颗星球却朝着不同的历史方向演进。地球温度适宜,被水体覆盖,而金星却裹上了一层厚厚的二氧化碳,表面温度达到400摄氏度以上。因此,在上个世纪七十到九十年代美苏两国进行的十几次探测之后,人们的兴趣便转移到了别处。

在去年,这颗备受冷落的行星却一下子重新被拉入聚光灯下。原因是一组天文学家宣布他们利用地球望远镜找到了令人信服的证据,可以证明金星云层中依旧有微生物生存。云层上并不像地表一样高温,而是保持着较为适宜的温度。

他们检测到了磷化氢气体,并认为除非将其解释为活着的微生物产生的代谢废物,否则没有其他合理的解释。

但其他的科学家重新检查了原始数据,认为并未观察到足够的信号。即便如此,时任NASA局长的吉姆·布里登斯廷还是在九月份表示“是时候优先考虑金星了”。

二、金星探测任务

美国宇航局每隔几年会进行一次“发现计划”提案筛选,其中科学家会提出一些价格适中的小型行星任务以备选择。去年有四个方案杀入决赛,而其中的两个,“达芬奇+号”与“真理号”都提议金星探索。

负责这两个任务的科学家都在周三接到了好消息。苏珊娜·斯姆雷卡尔(Suzanne Smrekar)是美国宇航局喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)的地球物理学家,也是“真理号”的首席研究员。她在早上5:30接到了电话。这个时间一般人可能还在睡觉,但她前一天晚上便被提醒第二天会接到NASA总部的电话,所以凌晨三点钟就起床等消息了。

“达芬奇+号”可以最终确定金星上是否存在磷化氢。目前他们预期2029年发射,并在2030年的两次飞掠中展开科学观测。

在它第三次接近金星时,这台飞行器将会向金星大气投入一个球形探测器,里面装满了科学仪器,可以在一个多小时的下落时间中检测并分析金星大气层。这些测量十分精细,将达到与对地球、火星所做测量相同的水准。



“达芬奇+号”探测器降落金星表面艺术概念图

Credi:NASA/GSFC

氪、氩、氖和氙这些不与其他元素发生反应的稀有气体的浓度,可能提供了有关金星及其大气形成的线索。这些测量还可能发现是否曾有水从金星逸出进入太空,以及海洋是否曾经覆盖过金星表面。

这些仪器也可以直接识别出磷化氢分子。届时或许会引发一场争论,探讨磷化氢是否是生命的绝对证据还是从一些我们未知的地质、化学反应产生的。

即使一次结果不理想,也不影响对金星的期待。因为“达芬奇+号”一次只能在一处地点对金星大气金星进行取样,这里没有磷化氢不能证明别处也没有。

“真理号”预计在“达芬奇+号”之前一年发射。它实际上是NASA最后一次发射的麦哲伦金星探测器的升级版。麦哲伦号在1990年抵达金星后,花了四年时间用雷达绘制出了金星表面的地图。

这项新任务可以提供一个精度比麦哲伦号高100倍以上的全新地形测量结果,并拼接成一个高精度的三维金星地图。

斯姆雷卡尔博士称:“如果圣安德列斯断层(北美洲一处频繁活动的断层,长1300公里,宽10公里)在金星上,那么你从麦哲伦号的地图上是基本看不出来的,因为那只是一个非常粗糙的地图。”

金星上的火山底部是黑色的,但没有人知道这是近期喷发流出的熔岩,还是长久沉积的沙堆。斯姆雷卡尔博士认为对于理解火山运动的历史来说,这是非常重要的。

另一种仪器——分光仪,将能够透过云层观察金星表面岩石的组成。她说:“关于这颗星球的构成,我们一无所知。” 这将验证一种假说,即金星地壳的某些部分与地球大陆相似,而其余大部分与形成地球海底的玄武岩相似。

“我们会使用分光仪来探寻活火山,以及火山中喷射出的水分的证据,” 斯姆雷卡尔博士说。“人们一直认为金星内部是完全干燥的。”

研究金星也为研究太阳系其他岩石行星(包括地球)提供了启示。“我们希望这项任务能够加深我们对地球演化的理解,以及为什么她是宜居的,其他行星却不是。”

两台仪器获得的数据还可以互相佐证。

“我常说火星凉爽,金星更热。”加尔文博士说。“等这些任务完成之后,就可以充分说明这一点了。”

三、金星:历史与未来

NASA自从最后一次造访金星之后,又接连发射了一系列的火星探测器——五辆火星车、四台轨道器以及两台着陆器——来尽力探索水的历史以及这颗红色星球上存在生命的可能性。

即便是在磷化氢的消息公布之前,许多行星科学家便已经在大力督促重返金星了。

在2017年,“真理号”与 “达芬奇号” 便在NASA的“发现计划”角逐中坚持到了接近最后,但是美国宇航局最后选择了其他两个小行星任务。

也是在2017年,在规模更大、预算更昂贵的“新前线”角逐中,NASA曾考虑过一个叫“金星成分就地考察(Vici, Venus In situ Composition Investigations)”的探测任务,其打算将两台着陆器降落到金星表面。但后来它被放弃了,NASA选择了另一个叫做“蜻蜓号”的钚动力无人机泰坦星探测任务。

此外,行星科学家们正在就优先事项向NASA做十年一次的联合推荐。NASA通常每次只执行一个旗舰任务——一项宏伟、有野心、耗费巨大的任务。正在考虑中的金星旗舰任务包括两个将在大气中漂浮一个月的气球。

至少还有一家私营企业——火箭实验室,他们希望在未来几年发射一个小型探测器来研究金星。印度与俄罗斯也在暗示他们未来的金星任务。

其他太空机构最近也访问过金星。欧洲空间局在2005年发射了“金星快车”,它围绕金星运行了8年,观察了年轻的熔岩流和其他表示金星可能依然具有活跃的地质运动的证据。

日本空间局的“赤兔号”是目前唯一在轨的金星探测器。它在轨道上的研究揭示了金星上风的扰动(重力波) ,以及大气中的赤道湍流。

“达芬奇+号”与“真理号”的中选,肯定会使斯姆雷卡尔博士等金星研究者倍感鼓舞。但有人欢喜有人愁,去往海王星系统的“三叉戟号”以及 “木卫一计划”的提案者肯定会感到失望。在每个研究者眼中,自己关注的那片世界都充满了神秘的魅力,能够早日造就出去往那片世界的探测器是他们梦寐以求的事情。一旦错过一个窗口期,可能再等上一百年,也不会有这种机会弄清那片遥远世界某些奇异风光之下的真相了。斯姆雷卡尔博士等金星探测的研究者是幸运的,希望他们能够成功抵达金星,在炼狱上空的云层中找到一丝丝生命曙光。

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版面编排:琇    茹

责任编辑:杨伯顺

牧夫新媒体编辑部




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