另请参阅Mark Anderson关于为什么凌日是学习研究其他行星大气层的关键时刻的解释。
在美国时间6月5日下午，一个黑点将在太阳的灼热表面上爬过，这是一个极其罕见的宇宙事件：金星凌日，届时我们的姊妹行星将从我们和我们的恒星之间经过。下一次这样的事件要等到105年后。
那个黑点是离我们最近的行星邻居，并且在很多方面都与地球近乎孪生。金星的直径为7521英里，仅比地球小5%。它拥有一个铁核和一个厚厚、能捕获热量的大气层。它围绕太阳的轨道距离约为地球到太阳距离的三分之二。如果天文学家发现一颗类似的金星围绕另一颗恒星运行，他们会认为这是一个寻找生命的理想场所。
但在其他方面，金星就像太阳上的那个黑点一样神秘莫测。它被浓厚的硫酸云层永久笼罩。探索过它的航天器没有发现海洋，没有保护性的磁场，也没有活跃的地质活动。少数几艘苏联探测器降落到金星表面后，在一两个小时内就消失了，被华氏900度（足以熔化铅）的高温和地球大气压90倍的压力摧毁。
金星的矛盾之处赋予了它独特的魅力：一个如此相似于我们的世界，为何会变得如此不同？答案可能告诉我们许多关于太阳系历史、关于在哪里寻找其他行星系统中的生命，甚至关于地球的未来。
天文学家认为，在45亿年前形成时，地球和金星更像是双胞胎。那时太阳更暗淡，金星也似乎更凉爽。NASA的先驱者金星号探测器对金星大气中氢分子的研究表明，这颗行星曾经在其表面拥有液态水，甚至可能拥有广阔的海洋。
丹佛自然科学博物馆的行星科学家大卫·格林斯潘表示，生命本可以在这些条件下开始并繁衍生息。但在其历史上的某个未知时刻，金星达到了一个临界点。这颗行星过热，表面的水迅速蒸发，使大气充满了水蒸气；水蒸气捕获了更多热量，导致了更多的蒸发，如此循环往复。“这是一个正反馈循环，”格林斯潘说。“海洋基本上煮沸了。”
从完美到邪恶
行星科学家们仍需弄清楚金星究竟是如何达到“不归点”的。格林斯潘指出一个重要因素：它离太阳的距离。比地球近28%，意味着金星接收到的太阳能量大约是地球的两倍。天文学家认为，随着太阳逐渐变热，它将金星推到了一个阈值温度，从而引发了失控的温室效应。
为了证实这一假设，科学家需要了解金星最初有多像地球，以及它如何从温和变得无法忍受。他们想了解曾经富含氧气的大气层是如何演变成一层窒息性的气体，主要是二氧化碳。
准确确定金星是如何“越过边缘”的，将有助于弄清金星是个特例——还是地球是个特例。去年12月，开普勒太空望远镜的科学家在该任务首次发现的围绕另一颗恒星的“宜居带”中找到一颗行星，该区域的温度可能足够温和，允许液态水存在于行星表面。开普勒的目标是确定宜居带中地球大小行星的频率；这一消息激起了希望，认为宜居行星在银河系中很普遍。
但金星也是一颗位于宜居带内的地球大小的行星。如果不是因为其厚厚的大气层，金星的表面温度足以支撑液态水。为了寻找其他世界上的生命迹象，天文学家需要学会区分具有类似地球气候的行星和更像金星的行星。“这就是为什么我们对金星感兴趣，”科罗拉多大学博尔德分校的行星科学家拉里·埃斯波西托说。“我们想知道：在整个宇宙中，有多少行星像我们一样好，又有多少行星像金星一样坏？”
金星 | NOAA
了解好行星如何变坏，对于评估我们自己世界的未来也很重要。地球目前正在变暖，其大气层的化学成分也在发生变化。科学家们希望能对金星的大气层进行详细的调查，并利用这些数据来改进地球的气候模型。金星可能有很多经验教训可以告诉我们如何让地球保持凉爽和宜居。从长远来看，无论我们做什么，金星可能都是我们的命运。再过一二十亿年，日益明亮的太阳可能会把地球也推向临界点。
在地狱中漫游
考虑到如此重大的利害关系，你可能会认为太阳系中最近的行星应该是探索的首要目标。但事实恰恰相反。自1989年麦哲伦号探测器对隐藏在那硫磺云下的地表进行了详细的雷达测绘以来，NASA就再没有向金星派遣过航天器。研究人员试图理解地球的这个姐妹世界，不得不依赖那些20年前的地图和30年前苏联着陆器拍摄的模糊照片。欧洲的金星快车号卫星目前正围绕这颗行星运行，但它只能对云层下的情况进行间接测量。如果我们真的想揭开这颗神秘行星的面纱，我们需要进行雄心勃勃的任务来探索它的大气层和地表。
我们拥有实现这一目标的技术。格林斯潘设想了一种系留式飞行器，它可以在金星稠密的大气中漂浮，在整个旅程中嗅探气体，收集关于这颗行星气候历史的数据。该航天器可以释放更小的漂浮仪器，搜寻残留在云层中的微生物。尽管这可能听起来不太可能，但某些细菌在地球上类似的条件下也能茁壮成长。也许一些古老的金星居民仍然活着。
开发一个能够探索金星表面的长寿命探测车是一项更大的挑战——目前行星际航天器的电路在那里会很快烧毁。克利夫兰NASA格伦研究中心的杰弗里·兰迪斯认为，他可以通过使用碳化硅（砂纸的材料）制成的电子设备来解决这个问题，这些设备可以在900度的温度下运行数周。这项最初是为了在喷气发动机内部工作的技术，可能在几年内就可以用于行星际任务。
与在火星上成功漫游的机器人勇气号和机遇号一样，兰迪斯的远程探测车将配备一个机械臂来研究岩石，并配备一个高分辨率相机。兰迪斯甚至为他的耐高温探测器选了一个潜在的着陆点：麦克斯韦山脉，这是一个奇特地能够反射雷达的山脉，那里富含铁的表面可能与硫酸发生了反应，形成了一层愚人金涂层。
目前，NASA正在朝着相反的方向前进，随着预算的缩减，正在将资金从行星探索中撤出。但金星任务正是那种可以重新点燃该机构曾经激发过的激情的、高风险的前沿事业。
兰迪斯说：“这正是NASA应该做的：挑战极限，做别人做不到的事情。”金星是实现这一目标的完美场所，尤其是在事关重大的情况下，还有如此多的未知需要学习。兰迪斯说，金星“是如此未经探索，以至于我们甚至不知道我们需要知道什么。”
保罗·雷伯恩撰写关于科学、文化和政策的文章，并为“骑士科学新闻追踪器”撰写博客。他是《发现》杂志的常客。
