隨著觀測技術(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，那些星球上會有生命存在嗎？

傳統(tǒng)上認(rèn)為，在我們的太陽系中，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。但這種宜居帶假說忽略了可居住性隨時間的變化：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)，甚至超過了類地系外行星的數(shù)量。

人們越發(fā)認(rèn)識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。了解這兩個行星的情況，即一個如何最終變得炎熱和干燥而另一個舒適溫暖又潮濕，將說明是什么造就或破壞了一個星球的可居住性。作為一個行星動力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，金星提供了一個觀察極端溫室氣體下會發(fā)生什么的機(jī)會，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進(jìn)化的不同，我們就無法預(yù)測那些一定會被發(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”探測器觀測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年代的太空競賽中，美國和蘇聯(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)。美國向金星發(fā)射了幾顆人造衛(wèi)星和探測器，1989年最后發(fā)射了麥哲倫號探測器，該探測器提供了地形、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“金星特快車號”，2010年“破曉號”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)家們提出了越來越多的科學(xué)問題，而這些問題只有通過近距離研究金星才能解決。以下是一些關(guān)鍵問題：

板塊構(gòu)造論

曾經(jīng)有一段時間，科學(xué)家認(rèn)為形成地球地質(zhì)進(jìn)化的基本過程也存在于金星上。盡管麥哲倫號探測數(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發(fā)展。麥哲倫展示了隱沒帶的證據(jù)，這是行星從單一板塊轉(zhuǎn)化的第一步。一個隱沒帶地點(diǎn)最近的火山活動證據(jù)表明它在今天是活躍的。

然而，沒有一個互相連接的斷層網(wǎng)的隱沒帶并不是板塊構(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階段，板塊構(gòu)造僅在巖石圈冷卻到足以支持長時間板塊邊界的情況下發(fā)展。完全了解金星上隱沒開始的條件，這對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)部動力

金星的地質(zhì)史是理解其內(nèi)部動態(tài)的關(guān)鍵。許多教科書都認(rèn)為大約是十億年前，金星發(fā)生了一場災(zāi)難性的活動，可能是火山活動，之后就開始了沉寂。但是，持續(xù)的活動也同樣有可能發(fā)生。“金星特快車號”觀測到的是新鮮的、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狀態(tài)的問題對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)的撞擊坑及確定無特征的火山平原歷史，這些平原占這個星球的40%，以此來決定金星是否會重新發(fā)生災(zāi)難。

水，各處的水

我們需要了解過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)生和破壞大氣過程的關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)室。科學(xué)家們?nèi)狈鹦窃茖又袣涞闹剌p同位素的測量，而這可以用來了解金星上水的基本情況。這樣的測量只能從行星的大氣層中獲得。

行星演化

原始星球的構(gòu)成問題對于理解一個星球是如何進(jìn)化到它當(dāng)前狀態(tài)來說是至關(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程驅(qū)動的原始差異區(qū)分開來，這些影響會破壞地球和火星的原始大氣層。我們?nèi)狈鹦谴髿庵须瘹獾认∮袣怏w和同位素的高精度測量，這些測量只能通過原位質(zhì)譜儀測得。

表面礦物

20世紀(jì)70年代的四個蘇聯(lián)著陸器是唯一的圖像和表面成分測量來源，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“金星特快車號”上的可見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，這恰好是測量礦物學(xué)和推測由表面大氣相互作用引起化學(xué)變化的一個關(guān)鍵波長范圍。

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

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，也可能需要通過諸如火山活動等活躍過程持續(xù)供應(yīng)揮發(fā)物。對金星深層大氣成分的觀測基本是不存在的，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)行原位測量。

怎么去那里？

關(guān)于地球的孿生兄弟，有很多未解決的問題，因此，毫不奇怪美國國家科學(xué)院最近兩次的十年調(diào)查認(rèn)識到探索金星的重要性。美國的行星科學(xué)家們已經(jīng)盡力了：自從麥哲倫號在1994年結(jié)束后，他們已經(jīng)向NASA提交了超過25個金星任務(wù)的提議，包括去年的“新疆界計(jì)劃”（New Frontiers）競賽中的3個，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卻拒絕了每一個提議。

理想的金星探測計(jì)劃有三個部分：

（1）一個軌道飛行器，它可以廣泛測量地形，活動形變，星體表面組成和礦物。

（2）一個大氣采樣器，它將對穩(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）的測量，包括30千米以下。

（3）一個或多個登陸者，用來測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年的一次研討會上評論了這三項(xiàng)基本任務(wù)，這些基本任務(wù)都是可行的。

到2025年，麥哲倫號將有30多年的歷史，距離上次的金星原位測量任務(wù)已經(jīng)過去了40年。悲劇的是，我們對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]有選擇科學(xué)上有說服力的和技術(shù)上合理的任務(wù)。對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，他們重視對可居住性和導(dǎo)致外行星演化的重要見解。