地球亲姐妹变“地狱熔炉”？金星的警告，藏着人类未来 | 科学世界·星际征途

1974年2月，美国航天局（NASA）的水手10号飞船在飞离金星时捕捉到了这看似宁静的金星景象。但与其平静的外表相反，金星是一个酷热难耐、大气压力巨大且云层由腐蚀性酸液构成的世界。

（图源：NASA官网-Venus Facts）

当我们仰望星空时，有一颗行星总是以明亮的姿态吸引着人类的目光——它就是金星。在太阳系的行星家族中，它是地球公认的“姊妹星”，却又以极端的环境成为令人望而生畏的“地狱星球”。从苏联的金星7号首次登陆，到如今多国规划的探测蓝图，人类为何对这颗炽热行星执着探索？它的身上藏着哪些关乎地球未来的秘密？

金星的“地狱图景”，竟成为类地行星的“演化对照物” 

金星与地球的相似性，是人类探索它的核心动力。作为太阳系内最接近地球的类地行星，它的体积约为地球的0.88倍，质量约为地球的0.82倍，早期与地球可能拥有相似的物质构成和能量接收条件。

然而，金星的演化轨迹与地球截然不同，其环境严酷到颠覆认知：它的表面温度最高可达475℃，足以熔化铅和锌；大气压强大约是地球的92倍；上空覆盖着厚达20-30公里的硫酸云，这些云团以360公里/小时的速度环流，形成复杂的极地涡旋。更令人意外的是，关于金星是否存在过海洋的争议至今未决。传统观点认为金星早期可能有液态水，但瑞士科学家的最新气候模型显示，由于云层优先在夜间形成且无法有效遮挡阳光，金星表面温度从未低至让水蒸气凝结成水滴并降雨形成海洋的程度——这种强烈反差使其成为研究行星宜居性演化的天然“对照实验室”。

通过探测金星，科学家能解答两个关键问题：类地行星的宜居性如何形成？又会因何种因素走向终结？这不仅能为地外生命搜寻提供依据，更能为地球的气候保护敲响警钟。

该图讲述的是“宜居带”，是指距离恒星远近适中、温度适宜水保持液态的范围。在“宜居带”内的发现，比如地球大小的行星开普勒-186f，正是科学家们希望找到水，进而找到生命的地方。而起初科学家们认为金星可能是太阳系中首颗宜居行星。（图源：NASA官网-VERITAS Science。）

金星探测的“黄金时代”：多国任务开启新征程

金星曾被戏称为“被遗忘的行星”，但如今已迎来探测热潮。历经多国的努力，一系列金星探测任务为研究这颗炽热行星提供了丰富的科学数据。

苏联的金星计划（Venera，1961~1983）率先突破技术难关，使金星7号于1970年成为首个成功着陆金星的探测器。

NASA的先驱者金星1号（Pioneer Venus 1，1978年）首次利用雷达绘制金星地形图，并揭示其大气成分及温室效应。随后，麦哲伦号金星探测器（Magellan spacecraft,1989年）详细绘制了金星98%的表面地图，揭示了其火山活动和地质复杂性。

欧洲航天局（ESA）的金星快车（Venus Express，2005年）一直运行至2014年，进一步研究了金星大气快速旋转的现象和温室效应。

日本航天局（JAXA）的拂晓号（Akatsuki，2010年）克服早期引擎故障，成功进入金星轨道,专注大气与天气研究。

底图图源：卫星百科

探测金星的“硬核实力”：与极端环境的博弈

登陆或探测金星，对航天器是极致考验，核心技术突破集中在三个方面：

一是耐高温高压材料，苏联金星7号的着陆舱采用多层隔热壳体，能承受580℃的再入高温和180兆帕斯卡的大气压，才实现了23分钟的表面数据传输；

二是通信与导航技术，ESA的木星冰卫星探测器（Jupiter Icy Moons Explorer，缩写JUICE）在接近金星时曾因信号中断陷入危机，最终通过“盲指令”和备用天线恢复通信，而金星与地球的11分钟信号延迟，要求航天器具备高度自主控制能力；

三是轨道控制技术，ESA的展望号探测器（En Vision）需通过“大气制动”技术，在金星大气中进行数千次轨道调整，对此需要航天器耐受氧原子的侵蚀和双倍于地球的太阳辐射。

图为ESA的展望号（En Vision） 图源：ESA官网-Readying spacecraft to surf Venus' atmosphere

探索焦点为何是大气？地球气候的“极端预警系统”

对金星的探索长期聚焦于大气层面，核心原因有两点：一是表面环境过于恶劣，探测器难以长期稳定运行，而大气是相对“温和”的探测载体；二是金星大气的极端温室效应，与地球气候系统存在直接关联。

金星大气中二氧化碳占比高达96.5%，浓厚云层反射大量阳光并锁住热量，形成失控的温室效应——这正是地球气候研究的“极端案例”。研究金星大气的环流规律、温室气体循环机制，能帮助科学家完善地球气候模型，预判温室气体浓度上升可能带来的风险。例如，金星大气中羟基（—OH）和一氧化氮（NO）的发现，为理解行星大气化学反应提供了关键数据，这些反应过程与地球平流层臭氧保护机制密切相关。

探测成果：金星大气与地质的关键发现

登陆或探测经过半个多世纪的探测，人类已揭开金星的部分面纱：

大气层面，苏联的金星4号探测器下降舱首次通过测量金星大气层的温度、压力、密度并开展实验分析，发现金星大气层约95%是二氧化碳；ESA的金星快车不仅在红外波段探测到一氧化氮及羟基在1.40~1.49μm波段的明确信号，还观测到大气中二氧化硫浓度的周期性波动，这种波动被认为与地表火山活动存在直接关联。

地质层面，NASA的麦哲伦号探测器发现金星上有巨大的熔岩流、数以千计的裂缝和火山口，还有高耸的山岭、巨大的峡谷、陨石坑、沙丘和活火山等，探测表明，金星上时有大的风暴，有过火山活动，表面温度高达540℃。

尽管探测成果丰硕，但金星仍是太阳系中最神秘的行星之一。目前最核心的未解问题包括：金星内核的状态如何？是否存在板块构造？麦哲伦号发现的“镶嵌地块”是否类似地球大陆，暗示早期宜居环境？此外，金星大气中偶尔出现的磷化氢信号，是生物活动痕迹还是地质过程产物？这些问题都需要未来任务给出答案。

图为ESA展望号（En Vision）未来的任务将观测到的内容 图源：ESA官网-Top five Venus mysteries En vision will solve

从“启明星”的古老传说，到探测器传回的炽热数据，金星的故事始终与地球紧密相连。它既是警示极端气候的“镜子”，也是探索行星演化的“钥匙”。随着达芬奇号、真理号等任务的推进，这颗“地狱姊妹星”终将向人类展露更多真相——而这些真相，或许正是保护地球未来的关键。

参考文献：

Venus Facts.https://science.nasa.gov/venus/venus-facts/.

VERITAS Science.https://science.nasa.gov/mission/veritas/.

Results from Venus Express.https://sci.esa.int/web/venus-express/.

Juice team resolves anomaly on approach to Venus.https://www.esa.int/Enabling_Support/Operations/Juice_team_resolves_anomaly_on_approach_to_Venus.

Readying spacecraft to surf Venus' atmosphere.https://www.esa.int/Enabling_Support/Space_Engineering_Technology/Readying_spacecraft_to_surf_Venus_atmosphere.

Top five Venus mysteries Envision will solve.https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Envision/Top_five_Venus_mysteries_Envision_will_solve.

气候模型显示金星上从未有过海洋.http://www.kepu.gov.cn/education/2021-10/14/content_1753977.html.

为什么金星很难探测？最早的金星探测器有什么发现?麦哲伦号探测器是如何探测金星的?.https://www.cnsa.gov.cn/n6758968/n6758973/c6772133/content.html.

“拂晓号”落幕，给金星探测带来哪些启示？.http://szb.htgjjl.com/htb/2024-06/08/content_56186.html.

金星7号.https://zh.wikipedia.org/wiki/金星7号.

本文摘编自《科学世界》杂志2025年第1期，文章内容略有删改。

实习编辑 | 范周桐