隨著觀測(cè)技術(shù)的進(jìn)步，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)的系外行星數(shù)量正在激增，新的系外行星發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在是每周一次。由于大量的系外行星被找到，人們不禁好奇，那些星球上會(huì)有生命存在嗎？

傳統(tǒng)上認(rèn)為，在我們的太陽(yáng)系中，只有地球處于生命形成和生存的最佳區(qū)域，這稱為為宜居帶。但這種宜居帶假說(shuō)忽略了可居住性隨時(shí)間的變化：早在36億年前，金星和火星就有液態(tài)水存在。事實(shí)上，系外行星可能相比像地球會(huì)更像金星。最近的研究表明，類金系外行星與類地系外行星的數(shù)量相當(dāng)，甚至超過(guò)了類地系外行星的數(shù)量。

人們?cè)桨l(fā)認(rèn)識(shí)到了解金星的重要性，而且金星一直被認(rèn)為是地球的孿生兄弟。了解這兩個(gè)行星的情況，即一個(gè)如何最終變得炎熱和干燥而另一個(gè)舒適溫暖又潮濕，將說(shuō)明是什么造就或破壞了一個(gè)星球的可居住性。作為一個(gè)行星動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，金星提供了一個(gè)觀察極端溫室氣體下會(huì)發(fā)生什么的機(jī)會(huì)，也讓我們了解了巖石行星的演化。如果不弄清楚為什么金星和地球會(huì)進(jìn)化的不同，我們就無(wú)法預(yù)測(cè)那些一定會(huì)被發(fā)現(xiàn)的美麗奇異的行星，也許還可以了解到一些自己星球的命運(yùn)。這就是為什么美國(guó)宇航局（NASA）允許機(jī)器人在金星上做任務(wù)。

為什么我們需要去？

1962年，“水手2號(hào)”探測(cè)器觀測(cè)到金星的二氧化碳大氣和較高的表面溫度和壓力，成為第一個(gè)造訪另一顆行星的航天器。在20世紀(jì)60年代和70年代的太空競(jìng)賽中，美國(guó)和蘇聯(lián)向金星發(fā)射了數(shù)十艘宇宙飛船，蘇聯(lián)完成了令人印象深刻的多次登陸和獲取地表數(shù)據(jù)任務(wù)。美國(guó)向金星發(fā)射了幾顆人造衛(wèi)星和探測(cè)器，1989年最后發(fā)射了麥哲倫號(hào)探測(cè)器，該探測(cè)器提供了地形、雷達(dá)成像和重力數(shù)據(jù)。隨后，金星被遺棄，直到2005年歐洲航天局發(fā)射了“金星特快車(chē)號(hào)”，2010年“破曉號(hào)”緊隨其后。

隨著航天機(jī)構(gòu)冷落了地球的孿生兄弟，科學(xué)家們提出了越來(lái)越多的科學(xué)問(wèn)題，而這些問(wèn)題只有通過(guò)近距離研究金星才能解決。以下是一些關(guān)鍵問(wèn)題：

板塊構(gòu)造論

曾經(jīng)有一段時(shí)間，科學(xué)家認(rèn)為形成地球地質(zhì)進(jìn)化的基本過(guò)程也存在于金星上。盡管麥哲倫號(hào)探測(cè)數(shù)據(jù)表示，今天的金星缺乏板塊構(gòu)造，但模型顯示它可能在未來(lái)發(fā)展。麥哲倫展示了隱沒(méi)帶的證據(jù)，這是行星從單一板塊轉(zhuǎn)化的第一步。一個(gè)隱沒(méi)帶地點(diǎn)最近的火山活動(dòng)證據(jù)表明它在今天是活躍的。

然而，沒(méi)有一個(gè)互相連接的斷層網(wǎng)的隱沒(méi)帶并不是板塊構(gòu)造。一些人提出金星表面的高熱溫度封住了隱沒(méi)造成的斷層，從而阻止了板塊構(gòu)造的發(fā)展。地球可能經(jīng)歷了相同的初期隱沒(méi)階段，板塊構(gòu)造僅在巖石圈冷卻到足以支持長(zhǎng)時(shí)間板塊邊界的情況下發(fā)展。完全了解金星上隱沒(méi)開(kāi)始的條件，這對(duì)于地球和外行星都有意義，它也需要改進(jìn)的雷達(dá)成像，地形，和重力的數(shù)據(jù)集。

內(nèi)部動(dòng)力

金星的地質(zhì)史是理解其內(nèi)部動(dòng)態(tài)的關(guān)鍵。許多教科書(shū)都認(rèn)為大約是十億年前，金星發(fā)生了一場(chǎng)災(zāi)難性的活動(dòng)，可能是火山活動(dòng)，之后就開(kāi)始了沉寂。但是，持續(xù)的活動(dòng)也同樣有可能發(fā)生?！敖鹦翘乜燔?chē)號(hào)”觀測(cè)到的是新鮮的、未風(fēng)化的玄武巖區(qū)域，其周期性地增加因火山噴發(fā)而產(chǎn)生的二氧化硫濃度。金星是否處于火山活動(dòng)狀態(tài)的問(wèn)題對(duì)于理解金星和地球的內(nèi)部是否根本性相似是至關(guān)重要的。通過(guò)高分辨率的地形，科學(xué)家們尋找火山爆發(fā)的撞擊坑及確定無(wú)特征的火山平原歷史，這些平原占這個(gè)星球的40%，以此來(lái)決定金星是否會(huì)重新發(fā)生災(zāi)難。

水，各處的水

我們需要了解過(guò)去金星上存在多少水，這些水又去了哪里。地球和金星是太陽(yáng)系中唯一含有大氣的類地行星，所以金星是研究產(chǎn)生和破壞大氣過(guò)程的關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)室?？茖W(xué)家們?nèi)狈?duì)金星云層中氫的重輕同位素的測(cè)量，而這可以用來(lái)了解金星上水的基本情況。這樣的測(cè)量只能從行星的大氣層中獲得。

行星演化

原始星球的構(gòu)成問(wèn)題對(duì)于理解一個(gè)星球是如何進(jìn)化到它當(dāng)前狀態(tài)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的?？茖W(xué)家們認(rèn)為，金星和地球是由相同的構(gòu)造塊形成的，但是我們不可能將原始的差異與那些諸如主要影響的過(guò)程驅(qū)動(dòng)的原始差異區(qū)分開(kāi)來(lái)，這些影響會(huì)破壞地球和火星的原始大氣層。我們?nèi)狈?duì)金星大氣中氙氣等稀有氣體和同位素的高精度測(cè)量，這些測(cè)量只能通過(guò)原位質(zhì)譜儀測(cè)得。

表面礦物

20世紀(jì)70年代的四個(gè)蘇聯(lián)著陸器是唯一的圖像和表面成分測(cè)量來(lái)源，因?yàn)榻鹦菨夂?、富含二氧化碳的大氣層妨礙了軌道圖像。但是“金星特快車(chē)號(hào)”上的可見(jiàn)光與紅外熱成像光譜儀證明了光譜學(xué)是可能的。二氧化碳光譜中有1微米左右的窗孔，這恰好是測(cè)量礦物學(xué)和推測(cè)由表面大氣相互作用引起化學(xué)變化的一個(gè)關(guān)鍵波長(zhǎng)范圍。

就金星表面表面來(lái)說(shuō)，關(guān)鍵的問(wèn)題是神秘的舊地形，這可能標(biāo)志著金星歷史上一個(gè)完全不同的時(shí)代，也許預(yù)示著一段大陸建筑和地表水的時(shí)期。對(duì)鑲嵌物化學(xué)和礦物的詳細(xì)測(cè)量，可能是了解金星地質(zhì)歷史和風(fēng)化環(huán)境的關(guān)鍵，也是火山活動(dòng)覆蓋地表其余部分之前的時(shí)期。

地表大氣交互作用

金星深層大氣中進(jìn)行著的復(fù)雜化學(xué)循環(huán)，可能是通過(guò)地表大氣交界面的巖石化學(xué)風(fēng)化作用維持的，也可能需要通過(guò)諸如火山活動(dòng)等活躍過(guò)程持續(xù)供應(yīng)揮發(fā)物。對(duì)金星深層大氣成分的觀測(cè)基本是不存在的，這迫使科學(xué)家?guī)缀跬耆蕾囉谀Ｐ秃图僭O(shè)。由于厚厚的云層，30千米以下的大氣成分需要在大氣中進(jìn)行原位測(cè)量。

怎么去那里？

關(guān)于地球的孿生兄弟，有很多未解決的問(wèn)題，因此，毫不奇怪美國(guó)國(guó)家科學(xué)院最近兩次的十年調(diào)查認(rèn)識(shí)到探索金星的重要性。美國(guó)的行星科學(xué)家們已經(jīng)盡力了：自從麥哲倫號(hào)在1994年結(jié)束后，他們已經(jīng)向NASA提交了超過(guò)25個(gè)金星任務(wù)的提議，包括去年的“新疆界計(jì)劃”（New Frontiers）競(jìng)賽中的3個(gè)，以及在2017年的“發(fā)現(xiàn)類”選擇中五名決賽選手中的兩名提案。然而NASA卻拒絕了每一個(gè)提議。

理想的金星探測(cè)計(jì)劃有三個(gè)部分：

（1）一個(gè)軌道飛行器，它可以廣泛測(cè)量地形，活動(dòng)形變，星體表面組成和礦物。

（2）一個(gè)大氣采樣器，它將對(duì)穩(wěn)定氣體和稀有氣體的豐度和同位素進(jìn)行原位分析，并獲得揮發(fā)性豐度（H2O、SO2、OCS、CO）的測(cè)量，包括30千米以下。

（3）一個(gè)或多個(gè)登陸者，用來(lái)測(cè)量火山平原或鑲嵌物地區(qū)巖石的體積化學(xué)、礦物和形態(tài)。

NASA在2015年的一次研討會(huì)上評(píng)論了這三項(xiàng)基本任務(wù)，這些基本任務(wù)都是可行的。

到2025年，麥哲倫號(hào)將有30多年的歷史，距離上次的金星原位測(cè)量任務(wù)已經(jīng)過(guò)去了40年。悲劇的是，我們對(duì)巖石行星演化的了解受到了NASA令人費(fèi)解和反復(fù)的阻礙，因?yàn)樗鼪](méi)有選擇科學(xué)上有說(shuō)服力的和技術(shù)上合理的任務(wù)。對(duì)金星的探索需要天文學(xué)家和行星科學(xué)家的積極認(rèn)可，他們重視對(duì)可居住性和導(dǎo)致外行星演化的重要見(jiàn)解。