为什么金星的云如此奇特？

金星是一颗以其云层而著称的行星。这层厚重、反光的包层不仅以惊人的速度环绕行星旋转，还帮助我们最近的邻居比月球以外的任何夜空天体都更耀眼。不幸的是，这些奇特的云层同时阻碍了我们对金星表面的观测。

但情况并非一直如此。

如果你去过早期太阳系，金星和地球的轨迹看起来会很相似。它们在大小和水量方面几乎相同。但最终，金星失去了它的海洋。这迅速将这颗行星变成了一个充满火山喷发二氧化碳的地狱般的世界——而且没有海洋，这颗行星无法吸收和储存热量。捕获气体。

科学家们知道基本情况。但尽管经过了几个世纪的研究，金星的云层仍然笼罩在神秘之中。金星为什么会失去水分？金星的云层中有生命吗？人类将来能去那里旅行吗？

金星的海洋去了哪里？

大约在40亿年前，金星和地球都是海洋行星。然后，水开始从我们“姊妹星球”的表面蒸发。随着时间的推移，这导致大气中热量捕获气体的增加，最终导致失控的温室效应。

快进到今天，金星的大气层极其干燥（地球上的水量是金星的约10万倍）。但科学家们仍然不确定到底是什么触发了金星最初失去水分。

他们不认为这是因为金星比地球离太阳更近。但可能是因为金星缺乏磁场来保护它免受太阳风的侵害，太阳风是从太阳流出的高能粒子流。与地球不同，金星的自转周期大约是243个地球日，因此它基本缺乏我们行星内部的对流。这有效地剥夺了金星的磁场保护，而过去的任务已经表明，太阳风会从金星的大气层中带走水分并将其带入太空。

尽管如此，天文学家们仍渴望更多近距离观测，这可能会更好地解释金星失踪海洋的历史。

金星作为地球气候变化的类比

在20世纪70年代，天文学家们开始意识到，金星之所以如此“魔多式”，很大程度上是因为它的二氧化碳（CO2）含量比地球高数百倍。（在地球上，热量捕获气体仅占我们大气层的很小一部分——虽然在不断增长——仅略高于百万分之400。）与此同时，科学家们也意识到，地球上二氧化碳含量的上升可能也会导致我们星球变暖。

这使得对金星全球温室效应的发现成为对我们地球可能发生的情况发出的警告。在接下来的几十年里，科学家们一直在关注金星，以帮助解释和预测随着我们大气中二氧化碳的持续增加，我们自己的气候将如何变化。

金星云层中的生命

在20世纪60年代，卡尔·萨根（Carl Sagan）提出外星生命可能就隐藏在金星的云层中。根据研究，神秘的暗斑——被称为“未知吸收体”——会吸收大量的紫外线太阳辐射，科学家认为这可以作为生命的燃料。

得益于最近的观测，科学家们发现了一些奇怪的证据，表明萨根可能是对的。这些暗斑似乎以难以解释的方式驱动着天气模式。一些科学家说，构成云层中暗斑的颗粒甚至可能类似于我们大气中的微生物。

金星奇特、‘超旋转’的云

关于我们“姊妹星球”最大的未解之谜之一是，为什么它的云层以如此惊人的速度旋转。金星的上层大气以每四个地球日环绕行星一周的速度旋转。然而，金星上的一天（行星完整自转一次）需要243个地球日。

当大气层的旋转速度快于行星表面时，天文学家称这种现象为超旋转。令人难以置信的是，金星最高海拔的风随着时间的推移变得越来越“超旋转”——尽管风速并不总是恒定的。欧洲航天局的金星快车号任务发现，有时金星的云层只需要不到四天就能环绕行星一周，而其他时候则需要超过五天才能完成一次旅行。

在一项于2020年4月发表的研究中，日本宇宙航空研究开发机构的“晓”（Akatsuki）号航天器发现，金星的超旋转是由多种原因驱动的，包括太阳热量的潮汐效应、大气湍流以及行星自转驱动的行星波。

金星大气层探测任务

太空机构从未让航天器在金星表面存活超过127分钟，这是由苏联的金星13号实现的。地表温度高到足以熔化铅、锡和锌；大气压力相当于在地球海洋表面以下半英里潜水。但我们不一定需要到达行星表面；仅仅靠近，我们仍然可以从我们神秘的邻居那里学到很多东西。

苏联在1985年证明了这一概念，当时它成功地将两个氦气球——Vega I 和 Vega II——送入了金星的云层。这些航天器被狂风携带，在大约两个地球日内，从行星的夜半球穿越了约7150英里到达昼半球。然后，它们的电池耗尽了。但尽管它们的寿命相对较短，Vega I 和 II 测量到的速度超过150英里/小时，揭示了金星的云层移动速度有多快。

今年，有几项类似的任务正在考虑发射。诺斯罗普·格鲁曼公司希望美国宇航局批准一项名为金星大气机动平台（Venus Atmospheric Maneuverable Platform）的航天器，该平台将在云层周围飞行，寻找外星生命的迹象。印度已经为Shukrayaan-1金星任务提供了早期资金，该任务可能包括一个研究云层化学的气球。

但金星大气层也可能成为研究地表的安全场所。一些科学家甚至建议使用金星上的气球来探测下方的地震。

我们能殖民金星吗？

在《星球大战》宇宙中，兰多·卡瑞西恩经营着“云城”，这是一个悬浮在气态行星云层中恰当高度的采矿殖民地，这样它的居民就可以在不穿宇航服的情况下外出。一些科学家也以类似的方式看待金星。

“在云层顶部，金星是天堂般的行星，”美国宇航局科学家杰弗里·兰迪斯（Geoffrey Landis）在2003年发表的研究中写道。

如果你前往金星表面约30英里外的云层，你将体验到令人惊讶的类似地球的温度和舒适的大气压力。你不希望完全 unprotected 地在金星大气层中逗留，但这为建立云城提供了一个引人注目的定居点。

事实上，除了地球本身，金星的云层是太阳系中最宜居的环境，兰迪斯发现。这促使科幻作家——以及一些科学家——幻想在那里建造殖民地。

大多数关于如何实现这一壮举的想法都依赖于结构加固的飞艇，这些飞艇充满可呼吸的空气——在金星上，这种空气会漂浮——它们会将平台悬挂在行星地狱般地表之上。

美国宇航局的一项此类提案，“高空金星操作概念”（High Altitude Venus Operational Concept），将通过一系列任务来证明其可行性，然后最终将宇航员放入金星大气层中的充气飞艇。在那里，宇航员将以周围云层的速度旅行，他们的殖民地将在不到一周的时间内绕行星一圈，让儒勒·凡尔纳的《八十天环游世界》相形见绌。