太空探索

金星:像地球,卻熱到難以想像

金星是夜空中最亮的行星,直徑約12,104公里,與地球相仿。但濃密的二氧化碳大氣造成失控溫室效應,表面溫度高達465°C,氣壓為地球的92倍,還下著硫酸雨。它逆向緩慢自轉,一天比一年還長。蘇聯金星計畫首次實現外星軟著陸,麥哲倫號雷達測繪了98%的表面。

金星:像地球,卻熱到難以想像

抬頭尋找金星時,你看到的常是夜空中除日月外最亮的天然天體。它古稱“啟明星”或“長庚星”,直徑約 12,104 公里,只比地球小約 5%;但相似的大小之下,是濃厚大氣、硫酸雲和極高表面溫度組成的另一種世界。

為什麼金星比更靠近太陽的水星還熱?

金星表面平均溫度約 465°C,足以熔化鉛,比離太陽更近的水星還熱。主要原因是強烈的溫室效應:濃密二氧化碳大氣讓地面散出的熱量很難逃向太空。它的晝夜和緯度溫差比水星小得多,不過高山仍會比低地涼一些。模型認為早期金星可能有過液態水,但水持續了多久、怎樣消失,仍是正在研究的問題。

二氧化碳大氣與硫酸雲

金星大氣的 96.5% 是二氧化碳,表面氣壓約為地球的 92 倍,相當於地球海洋深處近一公里的壓力。在約 50 至 70 公里的高空,漂浮著由濃硫酸液滴組成的厚雲,把整顆行星包裹得嚴嚴實實,讓可見光望遠鏡永遠看不到地面。這些雲層還以約每小時 360 公里的速度狂奔,大約 4 個地球日就繞行星一圈,形成所謂"超級自轉"——其成因至今仍是研究熱點。

逆向緩慢自轉

金星是顆"反著轉"的行星:它的自轉方向與公轉方向相反,太陽在那裡西升東落。它的自轉極其緩慢,自轉一週需要 243 個地球日——比它自己的一年還長。如此算來,金星上的一個晝夜(兩次日出之間)約等於 117 個地球日。一種主流解釋認為,早期巨行星撞擊加上厚重大氣與太陽潮汐的長期拉扯,共同把金星"掰"成了今天這種奇怪的自轉狀態。

內部結構:地球的"雙胞胎"?

金星的質量、密度和重力都與地球非常接近,內部結構也應相似:中心是半徑約 3,000 公里的鐵鎳核心,外面包裹著矽酸鹽地幔和較薄的玄武岩地殼。但有兩點關鍵差異:金星幾乎沒有全球性磁場,暗示其核心狀態與地球不同;同時它沒有板塊構造,內部熱量難以像地球那樣通過板塊運動釋放,可能以週期性的大規模火山活動方式集中噴發。

NASA 類地行星內部結構對比示意圖,左起第二為金星,可見核心、地幔與地殼的分層(NASA);本機化配圖
NASA 類地行星內部結構對比示意圖,左起第二為金星,可見核心、地幔與地殼的分層(NASA);本機化配圖

著陸器能在那裡堅持多久?

從 1961 年起,蘇聯“金星計畫”(Venera)進行了多次飛掠、進入大氣和著陸嘗試。1970 年,金星 7 號成為首個在另一顆行星上軟著陸並從表面發回資料的探測器;1975 年,金星 9 號傳回了首批金星地表照片。1982 年 3 月 1 日,金星 13 號著陸後工作了 127 分鐘,拍下彩色地表照片並分析土壤。能在高溫高壓下維持兩小時左右,已經是材料與工程設計的出色成績。

金星 13 號著陸器 1982 年拍攝的地表彩色全景,可見扁平板狀岩石與著陸器自身的支腿(USSR/NASA)
金星 13 號著陸器 1982 年拍攝的地表彩色全景,可見扁平板狀岩石與著陸器自身的支腿(USSR/NASA)

麥哲倫號:雷達揭開金星面紗

1989 年 5 月,美國麥哲倫號由亞特蘭蒂斯號太空梭送入太空,1990 年 8 月進入金星軌道。由於硫酸雲從不散開,它用合成孔徑雷達"透視"雲層,以百米級解析度測繪了金星表面的 98%,繪出人類第一幅完整的金星地圖:巨大的火山、蛛網般的斷裂帶、漫長的熔岩通道和神秘的"冕狀物"一一現身。1994 年 10 月,麥哲倫號墜入金星大氣,為這場探測畫上句號。金星至今仍是人類瞭解最少的類地行星之一,新的探測任務已在路上。

麥哲倫號雷達測繪資料拼接而成的金星全球影像,展現雲層之下的火山與斷裂地貌(NASA/JPL)
麥哲倫號雷達測繪資料拼接而成的金星全球影像,展現雲層之下的火山與斷裂地貌(NASA/JPL)

參考資料