金星,太阳系中的第二颗行星,以其极端条件和与地球的初始相似性而令人着迷。自20世纪60年代以来,众多太空探测器被派往研究其稠密的大气层、化学成分和地质结构。这些任务使我们得以观测到极端温室效应、硫酸云和活火山等现象。这些探测器由多个航天机构发射,特别是苏联的谢尔盖·科罗廖夫(1907-1966)和美国国家航空航天局(NASA)。
首次前往金星的任务是苏联的“金星”系列和美国“水手”系列探测器。金星探测器率先穿透大气层,并从地表传回图像。而近期的任务,如日本宇宙航空研究开发机构的“晓”号探测器,则对金星气候及高层云层进行了研究。
金星探测器携带多种仪器:光谱仪、云层穿透雷达、磁力仪和相机。这些仪器用于测量气压、温度、化学成分以及地形特征。雷达的使用对于绘制在可见光谱中完全不可见的表面至关重要。
| 任务 | 由……开发 | 发布年份 | 类型 | 科学目标 |
|---|---|---|---|---|
| 金星4号 | 苏联 | 1967 | 着陆器/大气探测器 | 直接测量压力、温度和大气成分 |
| 金星5号 | 苏联 | 1969 | 大气探测器 | 大气与温度测量 |
| 金星6号 | 苏联 | 1969 | 大气探测器 | 大气与密度测量 |
| 金星7号 | 苏联 | 1970 | 着陆器 | 首次成功着陆并传输地表数据 |
| 金星8号 | 苏联 | 1972 | 着陆器 | 大气分析及地表测量 |
| 金星9号 | 苏联 | 1975 | 着陆器/轨道器 | 地表首批图像及地质分析结果 |
| 金星10号 | 苏联 | 1975 | 着陆器/轨道器 | 图像与大气测量 |
| 金星13号 | 苏联 | 1981 | 着陆器 | 地表彩色图像及岩石化学成分分析 |
| VEGA 1 | 苏联 | 1984 | 轨道器/气球/着陆器 | 在大气中释放气球、研究云层以及彗星飞掠 |
| VEGA 2 | 苏联 | 1985 | 轨道器/气球/着陆器 | 大气中气球的释放、云层研究及彗星飞掠 |
| 水手2号 | 美国国家航空航天局 | 1962 | 飞越 | 首次对温度和太阳辐射的科学测量 |
| 水手5号 | 美国国家航空航天局 | 1967 | 飞越 | 大气层、磁层和电离层研究 |
| 水手10号 | 美国国家航空航天局 | 1973 | 飞越/引力助推 | 唯一一次飞越以加速前往水星的轨迹,有限的大气测量 |
| 先驱者金星1号(轨道器) | 美国国家航空航天局 | 1978 | 轨道器 | 对大气层的详细研究及地表雷达测绘 |
| 先驱者金星2号(多探测器) | 美国国家航空航天局 | 1978 | 着陆器/大气探测器 | 温度、气压、大气成分及风力的测量 |
| 麦哲伦 | 美国国家航空航天局 | 1989 | 轨道器 | 完整的雷达地表测绘 |
| 金星快车 | ESA | 2005 | 轨道器 | 气候、云层、电离层及大气结构研究 |
| 晓 | JAXA(日本宇宙航空研究开发机构) | 2010 | 轨道器 | 观测高层云、风及气象活动 |
| 伽利略 | 美国国家航空航天局 | 1989 | 飞越/引力辅助 | 飞越木星以加速,有限的大气测量 |
| 卡西尼 | NASA / ESA / ASI | 1998 | 飞越/引力辅助 | 飞越以加速前往土星,有限的大气测量 |
| 信使 | 美国国家航空航天局 | 2004 | 飞越/引力辅助 | 飞越水星加速,有限测量 |
来源:欧空局 – 金星快车
近年来,光谱学研究提示金星大气层(尤其是约50-60公里高度的云层)中可能存在有机分子。2020年,一个国际团队通过詹姆斯·克拉克·麦克斯韦望远镜和阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)的观测,宣布探测到含磷和氢的分子——磷化氢(PH₃)。在地球上,磷化氢被视为厌氧环境中生物活动的潜在指示物。
这一发现引发了极大兴趣,因为它可能表明金星云层中存在异常的化学过程,或者更推测性地讲,可能存在微生物生命形式。然而,后续分析表明,被归因于磷化氢的信号可以通过非生物化学现象来解释,例如酸性大气中的光化学反应。
未来的金星任务,例如欧洲航天局的"愿景号"或美国的"达芬奇+"任务,应能通过直接测量云层化学成分并精确搜寻有机分子,帮助澄清这一问题。
来源:Greaves等人,2020年,《自然·天文学》——金星上的磷化氢。