金星是太陽系九大行星中距地球最近的一顆行星,所以人類對太陽系行星的探測首先是從金星開始的。人類已向金星發(fā)射了31個(gè)空間探測器,其中22個(gè)成功,9個(gè)失敗。加上各種路過的探測器總數(shù)已超過40個(gè)。
探測金星概覽
金星在地球內(nèi)側(cè)的軌道上運(yùn)行,處于水星和地球之間。自古以來中國人通常把它稱作“太白金星”或“太白星”。除了太陽和月球以外,它是人的肉眼能夠看到的最為明亮的天體。那么,為什么人們青睞火星,而冷淡金星呢?這主要是金星總被濃厚的云層包圍著,所以很難探測,即使發(fā)射空間探測器也極不容易看清它的真實(shí)面目。另外,金星與地球太不一樣了,不可能成為人類的新家園。
由于其外表與地球非常類似,且質(zhì)量和大小都同地球相近,因此人們一直把它看作是地球的孿生星球。然而,金星在許多方面與地球迥然不同:它的公轉(zhuǎn)周期約為225天,但自轉(zhuǎn)為逆向,且速度很慢,周期為243天,比它繞太陽公轉(zhuǎn)的周期還長約18天,也就是說金星上的一天比一年還長,在金星上看到的太陽是西升東落的。人們常用“除非太陽從西邊出來”來諷喻根本無法實(shí)現(xiàn)的奢望,但在金星上這卻是天經(jīng)地義的。由于金星離太陽的距離比地球離太陽近1.5倍,因此金星上的太陽輻射比地球上幾乎強(qiáng)2倍。另外,它上面的大氣實(shí)在太厚,比地球大氣濃密近百倍,而且總是一面朝向地球,另一面要隔200年才能看見一次,所以在20世紀(jì)50年代以前誰也不知道它是什么模樣??墒钱?dāng)探測金星的雷達(dá)回波傳到地球之后,人們無不為之驚奇:原來在濃密的大氣之下,金星是一個(gè)表面溫度大約高達(dá)465℃~485℃的火球;同時(shí),金星上有無數(shù)火山不斷噴發(fā),加劇了金星大氣的對流,形成一年到頭的狂風(fēng),風(fēng)力比地球上的臺風(fēng)還要猛烈6倍。面對這樣的高溫和充滿狂風(fēng)的世界,空間探測器也很難接近它進(jìn)行考察。
專家們認(rèn)為,在太陽系的各大行星中,金星最不適合生命存在。其大氣壓是地球大氣壓的90倍左右,96%的大氣成分是二氧化碳,又特?zé)?,而且它的云也呈酸性,但美國科研小組曾于2002年9月向外界宣稱他們發(fā)現(xiàn)了金星上曾有微生物存在的某些痕跡。
總之,金星上的狀況不是很“舒適”,但是在云層下的金星看上去很像年輕的地球,在金星上也分布有山脈和平原,而且有的山脈比地球上的最高峰珠穆朗瑪峰還要高。
正是因?yàn)榻鹦桥c眾不同,因此人類一直想進(jìn)一步探詢它的奧秘。目前,對金星進(jìn)行探測的飛行器主要有以下系列:
·蘇聯(lián)“金星號”系列,1963年~1984年發(fā)射,其中有一些探測器在金星表面實(shí)現(xiàn)軟著陸。
·美國“水手”系列,1962年~1973年發(fā)射,探測金星及其周圍空間。
·美國先驅(qū)者探測器,1978年發(fā)射,在金星表面實(shí)現(xiàn)軟著陸。
·美國麥哲倫號探測器,1989年發(fā)射,繞金星觀測飛行243天。
·美國伽利略號探測器,1989年發(fā)射,1990年2月飛越金星進(jìn)行遙感觀測。
·歐洲金星快車探測器,2005年發(fā)射,2006年4月進(jìn)入金星軌道進(jìn)行遙感觀測。
成功者都對金星進(jìn)行了探測,并獲得了大量重要信息,推動(dòng)了科學(xué)家們對金星的研究工作。雖然金星地表附近的極端條件,使這些探測器中的大部分都無法將全部信息發(fā)送回地球,也不能在那里長期工作,但它們不僅對金星大氣進(jìn)行了化學(xué)分析,而且對金星部分地表進(jìn)行了化學(xué)分析。
1990年美國發(fā)射的麥哲倫號金星探測器對金星地表拍攝了非常詳細(xì)的地形照片,4年里共拍攝了98%的金星地表,該探測器在1994年10月結(jié)束了自己的金星之旅,根據(jù)地面控制中心的指令墜入金星稠密大氣中。
2005年11月9日,歐洲空間局的金星快車探測器升空。它于2006年4月11日進(jìn)入軌道,7月開始用7種科學(xué)儀器對金星表面進(jìn)行測繪。這是歐洲首次發(fā)射金星探測器,也是第1個(gè)對金星大氣和等離子環(huán)境進(jìn)行全球研究的探測器,還是近年來人類對金星為數(shù)不多的一次“專訪”,并使歐洲成為世界第3個(gè)發(fā)射金星探測器的國家。該探測器現(xiàn)正用所載的科學(xué)儀器執(zhí)行觀測任務(wù),詳細(xì)地研究金星大氣和云層,并且繪制金星全球表面溫度圖,這對于理解地球長期的氣候演變進(jìn)程將起到至關(guān)重要的作用。其任務(wù)持續(xù)時(shí)間是2個(gè)金星日。
這些空間探測器使科學(xué)家們看到了金星的大體面目。例如,認(rèn)識了金星的奇特大氣。金星大氣可分為上層、云層和下層三個(gè)層次。距星面100千米~500千米為上層稀薄大氣,它在太陽風(fēng)、宇宙射線等的作用下被電離而形成電離層。距星面50千米~100千米為濃密的云層,它主要由硫酸液滴組成,還有少量鹽酸、氫氟酸和氟硫酸等。距星面50千米以下為下層,它除有二氧化碳和水蒸汽外,還有氟和氫氟酸。
了解了金星的地質(zhì)地貌。金星表面亂石縱橫,面積的2/3是丘陵高地,1/4是洼地,1/10是山區(qū),很像地球大陸。表面物質(zhì)幾乎全是硅、鋁、鐵、鎂、鈣、鈦、鉀、錳等的氧化物,表層下埋藏著鉀、鈾、釷等元素。它有過與地球規(guī)模相仿的海洋,但已全部被蒸發(fā)。由于高溫和無水,金星上沒有生命。
掌握了金星的溫室效應(yīng)。人們通常把透射陽光的密閉空間形成內(nèi)部相對溫度較高的環(huán)境稱作溫室效應(yīng),金星上濃密的大氣層致使其表面空間就出現(xiàn)了這種現(xiàn)象。金星表面溫度極高,即使夜間也下降不多,成了太陽系中最熱的行星。這是由表面壓力為90個(gè)大氣壓的以二氧化碳為主要成分的金星大氣造成的,二氧化碳?xì)怏w白天可使陽光通過,照到金星表面,晚間又阻隔金星表面紅外線向外輻射,無法對外進(jìn)行熱交換,結(jié)果使金星成為一個(gè)大溫室。
從構(gòu)成上講金星是和地球最接近的行星,但是金星的地質(zhì)、大氣和地球的差別很大,這是科學(xué)家急于想搞清楚的地方。金星的自轉(zhuǎn)周期比公轉(zhuǎn)還長,且是反方向逆轉(zhuǎn)等奇特現(xiàn)象,這是科學(xué)家很感興趣的一點(diǎn)。有人說,金星是地球的過去,而火星是地球的未來,因而人類對這兩顆行星的探測最多。