筆者 東邪
今年5月中旬,我國航空事業迎來另一大里程碑,我國自主研發的火星探測器“天問一號”成功登陸火星表面,這一成就標志著中國成為地球上第二個成功登陸火星的國家。據悉,屆時中國第一輛火星車“祝融號”也將走出登陸艙,對火星表面進行為期三個月的探測工作。天問一號的成功讓人們對火星的討論熱度再次升高,但今天我們要討論的不是火星,而是距離地球最近的星球——金星。
上個世紀60年代,蘇聯航天開始探索地球之外的星球,他們首選的目標是金星而不是火星,首先是因為金星是距離地球最近的行星,其次是因為金星在過去的研究中被認為是地球的“姊妹星球”。那么60年代蘇聯對金星的探測效果如何呢?為什么金星還是距離地球最近的,而許多國家都不愿意探測它呢?
蘇聯和美國為了探測金星付出了多大的代價?
蘇聯是世界上首個對金星進行探測的國家,蘇聯宇航局從50年代末就已經推出了相應的探索計劃,經過了兩年的努力將第一臺金星探測器“金星一號”打造了出來,并在1961年2月發射金星一號探測器。可惜的是,金星一號最終沒能進入金星軌道,它飛出地球大氣層大約756萬公里時就與地面失聯,蘇聯的第一次金星探測宣告失敗。
蘇聯發射金星一號的第二年,美國緊隨其后也發射了第一臺金星探測器“水手一號”,但水手一號的情況則要比金星一號差得多,它在發射前就被檢測出致命故障,經過鑒定最后不得不取消發射計劃。由于當時美國和蘇聯處于冷戰期,在太空領域你追我趕,看到蘇聯已經成功將探測器發射出地球,雖然金星一號最終沒有成功,但也比美國領先一步。
于是美國在第一次失敗后迅速推動“水手二號”的研發,最后在1962年8月27日,水手二號成功發射,并且在經過3個月的飛行后到達金星軌道上。當時水手二號的任務是在金星軌道上進行紅外探測,它順利完成了這項任務,競賽的格局變為蘇聯稍微落后美國。然而蘇聯這邊并沒有模仿美國發射軌道探測器,他們致力于發射能夠在金星表面登陸的探測器。
也正是因為蘇聯選擇走這一條路線,導致他們花費了大量的時間和資金。在金星一號失敗后,蘇聯宇航局啟動了金星二號,但這次計劃也失敗了,于是他們啟動金星三號。可能是運氣差,也可能是實力還不夠,蘇聯的幾次嘗試都失敗了,到了1970年12月,他們終于成功了一次,金星七號成功在金星表面軟著陸,它也將在金星表面探測到的第一手資料傳回地球。
金星9號終于成功了,但又發現了奇怪的現象
然而金星7號并沒有在金星上待多久就失聯了,當時蘇聯的科學家推測可能是金星的自然環境氣候過于惡劣,導致探測器無法長時間在金星表面逗留。到了1973年,美國已經成功實現多次載人登月,蘇聯與美國之間在太空競賽的差距逐漸拉大,蘇聯為了縮小差距決定繼續研究金星探測器著陸的可能性。
1975年,蘇聯宇航局發射了金星九號探測器,由于有前幾次失敗經驗的積累,這次金星九號更順利地在金星地表著陸。在正式著陸之前,蘇聯科學家通過金星九號攜帶的探測儀器發現,它在穿過金星云層的過程中發現了一些特殊的現象,比如金星的云層厚度至少有30公里,云層甚至延伸到地球亞軌道區域,但地球的亞軌道上一點云層都沒有。
隨著金星九號距離地面的高度越來越小,艙內的壓力檢測儀器發現壓力在不斷升高,正式登陸時壓力表的指針表明金星表面的氣壓相當于地球表面的92倍。除此之外,金星九號的溫度探測器上顯示金星的地表氣溫高達467攝氏度,也就是說金星地表既有高氣壓,也有高氣溫,這要是換成金星七號,它估計很難在金星表面登陸。
金星九號之所以能夠登陸金星,是因為工程師在為它進行造型和結構設計時參考了82型重巡洋艦的裝甲設計,這種裝甲能夠抗住魚雷的轟擊。結果表明蘇聯工程師的設計是到位的,但金星九號也沒有堅持很長時間,它在金星表面待了53分鐘左右就與地面失聯,由此可見金星地表的環境條件十分惡劣。
金星的大氣環境有多惡劣?
在金星九號登陸金星之前,蘇聯科學家怎么也沒有想到金星的大氣環境竟然如此惡劣。根據金星九號穿梭金星大氣層時的探測記錄,金星大氣層中含有大量二氧化碳,還有相當一部分的二氧化硫。后來的探測數據表明二氧化碳占到了金星大氣的96.5%左右,二氧化硫占到2%左右,剩下的氣體是氮氣、氧氣等其他氣體的混合。
也就是說,金星擁有十分嚴重的溫室效應,幾乎整個星球都被二氧化碳籠罩著。溫室效應對環境的直接作用表現為提高平均氣溫,金星地表的平均氣溫超過450攝氏度,無論是赤道地區還是兩極地區,氣溫都是這種情況。如此高溫的環境對降落在表面的著陸器提出了很嚴格的要求,這也是為什么蘇聯的幾代探測器最終都沒能“全身而退”。
此外,金星上的風速很高,最高可以達到每秒鐘100米的水平,比金星自轉速度還要高6倍左右。作為對比,地球上的最高風速只有地球自轉速度的10%~20%。這意味著金星表面不僅十分炎熱和高壓,還可能出現風速極高的風暴。這三大因素綜合在一起,足以讓金星的自然環境變得寸草不生,連機器都不能在上面長時間運行。
什么原因導致了金星出現嚴重的溫室效應?
金星上的溫室效應是許多科學家所沒想到的,他們在發現這一情況后,都想知道金星的溫室效應是如何形成的。金星九號進入金星軌道后就拍攝到其地表存在不少火山,后面的探測數據顯示金星地表存在167座直徑超過100公里的火山,其中就有太陽系內最大的火山——阿爾忒米斯火山。
探測數據顯示,這座火山的直徑達到2400公里,相當于整個澳大利亞的國土面積。更可怕的是,阿爾忒米斯火山時至今日還保持著活躍的狀態,它一次噴發就會將大量溫室氣體和火山灰送入大氣中,進一步加劇金星的溫室效應。在金星九號之后,美國宇航局在上世紀九十年代發射了麥哲倫號探測器對金星進行探測。
麥哲倫號的這一次探測更為全面,它還將金星表面的火山分布繪制成一幅地圖,地圖上出現了密密麻麻的點,保守估計上面有上千個點,這意味著金星表面存在上千座火山。雖然這些火山并非都是活火山,但相當一部分火山至今還保持活躍狀態,這導致金星的大氣一直保持惡劣的情況。
除了地面的大量火山噴發導致溫室效應加劇之外,原始金星大氣發生過嚴重的“逃逸”事故,導致金星原本僅剩的水汽和其他氣體幾乎都逃出去了。科學研究表明,早期金星的大氣中存在一部分水汽,但后來金星大氣在太陽活動的影響下發生了逃逸現象,水汽逃到了太空里,剩下的大氣中就只剩下溫室氣體和極少量的氧氣。
金星上可能存在生命嗎?
很多人看到這個問題的第一反應是否定的,認為金星上不可能存在生命,因為金星的自然環境實在是太惡劣了。實際上在探討這個問題的時候,我們要分情況討論,分別對金星地面和大氣進行討論。金星地面基本不可能存在生命,這是許多科學家的共識,因為人類還未在地球上發現能在高達460攝氏度的環境中生存的生物。
那么金星大氣層是否有機會呢?科學家認為是有可能的。去年國外一支科學團隊在金星大氣中發現了磷化氫氣體,以此推測金星大氣中可能存在微生物。磷化氫雖然是一種有毒的無機物,但是它的產生與生命息息相關,一些特殊的微生物通過化學反應后可以生成這種化合物,除此之外幾乎沒有其他路徑可以生成這種氣體。
但之后也有科學家質疑該團隊的數據處理,認為他們在分析探測數據的過程中存在偏差,導致結果的偏差。簡而言之,金星大氣中的磷化氫不一定是真的。因此這個事件到目前為止還沒有一個確切的結論,但實際上大多數人對金星存在生命并不抱太大的希望,即使其大氣中存在微生物,這些微生物也只能在大氣中生存,到了地面上還是無法生存。
金星上是否存在生命,這個問題未來還需要很長的時間去探索。