这些科学家花了几十年时间推动 NASA 重返金星。现在他们正处于事业的巅峰。

JÖRN HELBERT是 站在柏林北端一个陌生人的公寓外，手里拿着一束黄玫瑰。那是 2020 年 6 月，门后的女人正在强制隔离。她刚从美国搬到德国，为了帮助行星科学家赫尔伯特，她充当了一名快递员，把珍贵的岩石送到国际邮政系统，因为疫情导致国际邮政系统积压了大量岩石。已经有一次运输事故将包裹送到了图森的一家美甲沙龙，差点弄丢了。赫尔伯特很熟悉在德国海关携带地质样本时可能会遇到的那种询问，所以这束花是对她辛苦的回报。

交接过程耗费了太多精力，也让他感到十分好奇，他觉得包裹应该放在一个被铐在他手腕上的手提箱里。但赫尔伯特却觉得很有趣，他看到外面放着一个皱巴巴的沃尔格林塑料袋，可以无接触取货。里面装着 30 个圆盘，由各种岩石组成，类似于金星上可能发现的岩石。这些圆盘是由马萨诸塞州曼荷莲学院的天文学教授达比·戴尔精心收集和分析的。

赫尔伯特、戴尔和一组同事正准备向 NASA 推销一项名为 VERITAS 的任务，该任务将发射一颗卫星，以前所未有的高分辨率绘制金星地图。尽管疫情肆虐，但他们的最后期限仍未改变。NASA 每隔几年才会通过一项名为“发现”的计划挑选出低成本（约 5 亿美元）的项目。该团队迫切希望将岩石盘送到德国航空航天中心的赫尔伯特实验室，他正在那里校准 VERITAS 航天器的一台仪器，该仪器可以确定金星的地质构造由哪些岩石组成；更好地了解这些岩石将有助于撰写这颗行星的历史。花岗岩可以告诉我们哪里有海洋。玄武岩可以带我们去到活火山。将这些特征拼接在一起可以向我们展示将这颗行星变成无法居住的地狱的步骤。

如果你把我们的太阳系想象成一条死胡同，地球是我们温馨的家园，火星是街道尽头的一块空地，开发商在那里大肆宣扬光明的未来，那么金星就是离太阳系几户人家不远的鬼屋，被杂草丛生的院子和拉上的窗帘所掩盖。它的大小、密度、质量、成分和引力都与地球相似，但其表面的铅熔点超过 850°F，气压相当于站在半英里深的海水下。它的磁场太弱，无法保护它免受太阳风的影响，它逆向旋转，有一层永久的吸热云层遮住了它的表面。

我们拥有的最好的地形雷达图是 20 世纪 90 年代制作的，与地球和火星的地图相比，它们相当粗糙。我们知道金星表面有山脉、山谷、火山、熔岩场和奇异的地质奇观，但在它的众多谜团中，科学家们甚至还不知道那里可能存在什么样的岩石。

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金星爱好者表示，我们未能更好地了解我们的邻居，这令人尴尬。美国宇航局最后一次火星探险任务麦哲伦号于 1989 年离开地球。自那时起，美国宇航局已向火星发射了 14 次任务，而研究人员提交了约 30 份金星计划，但均未获批准。VERITAS 已经进入了那个不光彩的未入选俱乐部；早期的迭代已经提出十多年了。在 2017 年的上一轮中，VERITAS 和 DAVINCI（一个非常不同的金星项目，旨在对该星球的有害大气进行采样）曾是五支探索团队的候选名单之一，但未能入围。

经历这次失望之后，DAVINCI 的一位科学家戴维·格林斯彭 (David Grinspoon) 写了一篇题为“不再是金星”的文章，哀叹他和他的同事就像长期受苦的小熊队球迷，但如果小熊队进入世界大赛并输掉比赛的话。

2021 年春天，两支队伍又回到了赛场，焦急地等待 NASA 总部通知他们关于发现号的决定。“我真的全身心地投入到这个特殊的任务中，所以对我来说，现在是关键时刻，”VERITAS 首席研究员、加州 NASA 喷气推进实验室的地球物理学家 Sue Smrekar 说。“我无法想象再次投入如此巨大的努力来让任务入选。”

其他国家也在计划金星探测任务，因为有充分的理由前往。随着科学家利用最近退役的开普勒太空望远镜等仪器研究太阳系以外的行星，他们发现了数十颗具有类似地球特性的系外行星。这一前景再次唤醒了数千年来困扰天文学家和哲学家的问题。我们是孤独的吗？但问题是：我们隔壁有一个岩石孪生世界，看起来和我们的世界完全不同。“我想知道为什么地球是生命可以存在的地方，而这正是金星可以告诉我们的，”同时在两个团队中的行星地质学家玛莎·吉尔摩说。“我认为了解我们如何来到这里的首要任务是了解。”

金星有时看起来像是追赶太阳的暮星，有时又像黎明升起的晨星。早期对这颗行星的发现，让人们对那里可能生活着什么以及什么人产生了强烈的猜测。1761 年，俄国物理学家米哈伊尔·罗蒙诺索夫观察到金星像一个移动的雀斑一样在太阳前面移动，这一罕见现象让天文学家得以估算出它的直径。罗蒙诺索夫注意到金星边缘周围有奇怪的模糊感。他断定，那团雾霾是厚厚的大气层。由于地球上的云是由水组成的，因此金星应该是一个非常潮湿和沼泽的地方。

18 世纪末，天文学家还提出了一种理论，即我们太阳系中的天体距离太阳越远，年龄就越大。到了 19 世纪末，有人想象第四颗行星火星被早已死去的饥渴生物挖掘的废弃运河废墟所覆盖。与此同时，第二颗行星金星享有我们更原始的孪生兄弟的美誉，其地貌与 3.5 亿年前的石炭纪世界相似，当时蕨类森林生长，怪异的鲨鱼统治着海洋，四肢生物刚刚开始在陆地上伸展。也许将金星与生育女神联系在一起的古老神话也为这种伊甸园形象做出了贡献。维多利亚时代的诗人阿尔弗雷德·丁尼生勋爵给它起了“永不凋谢的花朵”的称号。雷·布拉德伯里（Ray Bradbury）在他的短篇小说中将地球描绘得更加残酷，它被病态的白色丛林所覆盖，丛林中“落叶如干酪”，土壤像“湿的卡门培尔奶酪”，雨水不断，就像有一千只手在你不想被触碰的时候触摸你。

随着新证据的不断涌现，人们对金星的美好想象逐渐消失。1956 年出现了一个特别令人震惊的迹象，当时华盛顿特区海军研究实验室的一个团队将其 50 英尺的射电望远镜对准了这颗行星。他们发现，金星发出的辐射量与温度超过 600°F 的物体相当。NASA 的水手 2 号太空船（有史以来第一艘成功离开地球的行星探测器）在 1962 年的一次飞越中证实了金星的高温大气层。

在这十年中，天文学家卡尔·萨根因提出金星上存在温室效应而出名，金星云层中的有毒气体将热量锁在里面。1967 年 10 月，苏联将他们的金星 4 号探测器发射到金星，这是航天器首次进入其他星球的大气层。它发回了令人不安的数据：空气比预期的要稠密得多，95% 是由二氧化碳组成，氧气和水蒸气的含量可以忽略不计。这个结果是如此令人震惊，以至于科幻小说作家布莱恩·奥尔迪斯和哈里·哈里森在 1968 年编写了一本名为《再见，奇妙的金星》的哀文集，汇集了研究人员和科幻作家突然变得不科学的散文和故事，背景设定在这个“不再魔幻”的世界。

尽管宇航员们对登陆金星失去了希望，但探索仍在继续。1975 年，金星 9 号的降落器传回了第一张金星表面照片，这是一张 180 度全景图，显示了一片荒凉的田野，散落着碎石和巨石。NASA 1978 年的先锋金星任务制作了第一张粗糙的雷达地图。但在随后的十年里，NASA 没有启动任何行星科学任务。1981 年上任的罗纳德·里根总统领导了这个黑暗时代，将机构的努力重点放在航天飞机可以到达的近地轨道上。

其中一个牺牲品是计划中的金星测绘 VOIR（金星轨道成像雷达）航天器。1982 年，当消息传来时，现任 VERITAS 副首席研究员的 Dyar 还是麻省理工学院行星科学的研究生。那天她到达时发现同学们都在当众哭泣。最终，研究界拼凑出了一个更简单、更便宜的版本，并于 1989 年发射升空，名为麦哲伦号，这是一艘轨道航天器，它通过从金星表面反射雷达波来绘制金星不可穿透的云层下方的情况。

20 世纪 90 年代初，时任 NASA 局长的丹·戈尔丁 (Dan Goldin) 启动了发现号计划，以实现其“更快、更便宜、更好”的使命，强调使用现成的商业硬件和软件来执行小型任务。1996 年启动的第二个项目是探路者号，其中包括一个火星着陆器和有史以来第一辆火星车——一辆名为索杰纳 (Sojourner)的货车大小的探测车。这是一个巨大的成功，并为探索这颗红色星球筹集了公众支持。NASA 批准的项目预算也越来越大：火星奥德赛轨道器（2001 年）、勇气号和机遇号火星车（2003 年），以及仍在运行的火星勘测轨道飞行器（2005 年）。这些项目为好奇号、洞察号以及现在的毅力号铺平了道路。自 20 世纪 90 年代以来，这些努力的指导原则就是“追随水”，寻找曾经可以维持生命的条件——但毫无疑问，这是受到未来人类探索的诱人前景的驱动。

由于投入了如此多的资金，行星科学家也纷纷前往火星。仅好奇号就有近 500 名科学家使用其 10 台仪器，无数研究生利用其数据进行研究。成功也会在公众眼中带来成功。新的火星探测器并不像价值 25 亿美元的硬件那样被展示出来，而是可爱的外星旅行者，他们在社交媒体上讲述自己的旅程，并分享沿途的照片。NASA 知道如何向纳税人推销火星。但如何推销金星就不太清楚了，金星对人类和探测器都不利。

在过去的几十年里，人们对火星以外地方的兴趣并没有完全消失。NASA 的下一个旗舰任务是耗资 42.5 亿美元的木卫二快船，将于 2024 年发射，耗时约六年前往木星，研究这颗行星第六远卫星的冰壳和海洋。但金星一直是一个明显的盲点，尤其是考虑到它离地球如此之近。（航天器只需大约四个月就能到达那里。）尽管 NASA 自 1990 年代以来就没有专门为金星研究提供资金，但热情的研究工作一直在持续。科学家们仍在重新分析麦哲伦号甚至先驱号和金星号任务的数据。他们还在研究欧洲航天局的金星快车和日本的晓号气候探测器提供的信息——这是自麦哲伦号以来仅有的两项此类任务。

VERITAS 的负责人 Sue Smrekar 当时还在麻省理工学院担任博士后，当时麦哲伦公司向喷气推进实验室发送了第一批雷达测绘结果。整个团队和来自世界各地的客座研究员聚集在一起，共同研究她记忆中“既熟悉又陌生”的图像。她认为这是她最接近“踏上另一个世界”的一次经历。这里的地形测量发现了其他地方找不到的地质特征，例如镶嵌地砖，这是一种奇怪的高地区域，表面波纹混乱，研究人员用希腊语“马赛克瓷砖”来命名它们。一些科学家认为这些地层可能相当于地球的大陆；另一些人则认为它们可能更像是硬化岩浆池顶部的浮渣。

麦哲伦还记录了少量陨石坑，其中大部分都非常原始，这表明金星目前的表面相对较新，大约有 5 亿年历史。许多人认为这次大修发生在一次全球性的火山事件中，可能与二叠纪末期灭绝事件相当，那次灭绝事件导致我们暗淡蓝点上大多数物种灭绝。地球上的火山活动与板块构造有关；然而，科学家尚未找到金星地壳移动的证据，因此其喷发特性的驱动因素仍不明确。

这些数据留下了空白，金星爱好者决心填补这一空白。麦哲伦号的图像分辨率约为每像素 100-250 米。VERITAS（金星发射率、无线电科学、InSAR、地形和光谱学的缩写）将把这一分辨率提高一个数量级。也许更令人印象深刻的是，它将地形分辨率提高两个数量级。在向 NASA 的宣传中，VERITAS 团队展示了夏威夷大岛在麦哲伦号的视野中的样子：就像一个难以理解的像素集合。VERITAS 视图将火山岛的山脊和山谷以及莫纳克亚山峰清晰地呈现出来。

“我经常将我们现在对金星的观察与 20 世纪 80 年代对火星的观察进行比较，”北卡罗来纳州立大学罗利分校的行星地质学家保罗·伯恩 (Paul Byrne) 表示，他即将在华盛顿大学就职。他没有参与这两项任务，但一直主张对这颗行星进行更多研究。他领导着行星科学十年调查的金星小组，该小组帮助确定了该领域未来 10 年的优先事项。“我们对火星进行了全球图像覆盖，但相对粗糙。当我们开始将更强大的仪器飞到火星时，我们开始看到一些我们做梦也想不到的细节。我们还没有对金星进行这样的观察。”

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VERITAS 将于 2028 年左右发射，它还将利用光谱学收集有关金星地质构造组成的新数据，光谱学是一种成像技术，可根据物质吸收和反射光线的方式识别物质。由于金星厚厚的云层阻挡了大部分光线，Dyar、Helbert 和他们的同事必须发明一种全新的方法来解释能够穿过云层狭窄波长范围的数据。

赫尔伯特在他的实验室里创建了一个金星模拟室，可以将戴尔的岩石加热到极高的温度，以测试金星发射率测绘仪（VEM）的原型，这是 VERITAS 计划的仪器之一。当然，COVID-19 阻碍了他们的国际合作，尤其是考虑到这些团队直到 2020 年 2 月才发现他们正在进入发现计划的下一级选择。他们需要更多来自各种火成岩的数据来扩大对仪器的校准。在疫情最初混乱的几个月里，戴尔疯狂地向全国各地的同事发送电子邮件，要求他们提供样本，并很快从科罗拉多州的派克斯峰、华盛顿的圣海伦斯山和怀俄明州的白榴石山等地收集了大量样本。有些样本有垒球那么大，需要切成小圆盘才能放进金星室。由于大学停课，戴尔向一位退休的矿物收藏家求助，他在地下室有特殊的锯子和磨床来完成这项工作。在 Friendly's 停车场的一次会面中，她收到了 30 张摇滚唱片，这些唱片最终被送往柏林。

虽然 VERITAS 的目光会投向地面，但 DAVINCI+（金星深层大气惰性气体、化学和成像研究，本轮提案的加号）主要是为了在其不透明大气中寻找有关该行星历史的线索。这一概念诞生于 2007 年底和 2008 年初的一次金星峰会，但现任首席研究员、马里兰州 NASA 戈达德太空飞行中心首席科学家 Jim Garvin 自 1980 年代获得博士学位以来一直梦想着进行一次新的探险。该航天器将于 2029 年左右发射，并投下配备降落伞、受气动外壳保护的球形探测器，该探测器将穿越云层。使用与好奇号化学实验室类似的光谱仪，它将测量氪和氙等惰性气体（可以将它们视为金星大气形成早期过程的化石）以及氢同位素，从而可以确定金星在何时以及以何种速度失去了人们所怀疑的早期历史中曾拥有的海洋。

这些水分流失数据非常重要。美国宇航局纽约戈达德太空研究所的物理学家迈克尔·韦和他的同事在 2016 年制作了模型，表明金星不仅在地球之前就有水，而且被浅海覆盖了大约 30 亿年。这些发现激发了研究人员的热情，并重新唤起了人们对金星至少在过去是一个湿润星球的印象。“如果你把金星 30 亿年的水与火星 3 亿年的水放在一起，你就会意识到，如果我们一直在太阳系的其他地方寻找生命迹象，也许我们找错了方向，”戴尔说。

DAVINCI+ 团队还提议在降落器上安装一个摄像头，以便更好地捕捉火星表面的景象，这比 Garvin 还是学生时拍摄的金星 9 号照片要好得多。他相信他的球形探测器可以看到在轨道上不可能看到的山脉。为了证明这一点，他于 2016 年 8 月聘请了一支 UH-1（休伊）直升机测试队，带他飞越马里兰州的一个采石场，进行了一系列惊险刺激的飞行。当飞机俯冲向地面，试图模仿降落器的路径时，他把头探出窗外，拍摄下面的岩石。去年冬天，该团队在实验室中加热了一个全尺寸原型，以确保它能够在大气中运行足够长的时间，以便将读数发回地球。

为金星早已消失的海洋图像上色，有助于解答这个大问题。自罗蒙诺索夫观测到金星凌日以来的 260 年里，科学家们已经开发出非常精密的望远镜，可以观测数千光年外系统中微弱行星的凌日现象。根据行星的大小、运动和发射光的波长，天文学家可以估算出这些行星的状况。其中约 60 个被认为可能适合居住，这意味着它们似乎具有维持液态海洋的正确参数。但是，如果我们从远处观察我们自己的太阳系，根据这些参数，我们可能会认为金星也应该像地球一样。“如果你无法理解金星，也就是我们最近的类地邻居，你怎么可能相信天体物理学家告诉我们的有关系外行星的任何信息？”威斯康星大学麦迪逊分校的行星科学家 Sanjay Limaye 说。

利马耶是金星研究小组的一员，他们希望了解金星云层是否仍能容纳微生物生命。2020 年，研究人员在《自然天文学》杂志上报告称，他们在金星大气中发现了磷化氢的痕迹，而磷化氢是一种迄今为止仅已知来自生物来源的化学物质。尽管有关这一可能发现的说法没有成功，但这则消息有助于让金星成为被忽视的天体生物学目标。

印度空间研究组织计划在 2024 年底发射自己的雷达测绘轨道器——而且它并不是唯一一个积极寻求金星之旅的外国航天机构。欧洲航天局打算在 2030 年代初发射一颗名为 EnVision 的卫星，以观察最近的地质活动。俄罗斯正在考虑一项名为 Venera D 的任务，以嗅探生命信号。2016 年，美国宇航局启动了 HOTTech 计划，以资助对能够在极端温度下存活至少几个月的硬件的研究；有了这样的技术，金星着陆器或探测器就有可能成为可能。

金星研究界最需要的是更多数据。约翰霍普金斯大学 VERITAS 火山学家 Lauren Jozwiak 于 2016 年获得博士学位，她说，她被告知要将研究重点转向其他地方，因为金星的前景不大。不过，大量新数据的涌入将为下一代提供信息。“我们对金星的了解还有很多，”她说。

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2021 年 6 月 2 日凌晨，斯姆雷卡和戴尔坐在美国两端的厨房里，发短信聊天。两人都没怎么睡觉。今天早上，他们知道 NASA 批准了哪些“发现号”任务。太平洋夏令时凌晨 5:30 左右，斯姆雷卡接到了电话：VERITAS 已获批准。

“为某件事付出了 10 年的心血，终于取得了成果，这种感觉真是难以言表，”Dyar 说道。她震惊地四处游荡了一整天，直到她能与同事们一起在虚拟庆祝活动中开瓶。Smrekar 欣喜若狂。“我打算持续庆祝一段时间，”她说道。

当天早上，当该机构打电话给加文时，他差点从椅子上摔下来。DAVINCI+ 也将进入太空。接下来的几天里，他的团队忙得不可开交。这两项任务都击败了竞争对手，即计划探索木星卫星木卫一和海王星卫星海卫一的航天器。在 30 年来没有新的金星任务之后，NASA 将在十年内发射两枚火箭，这是无数小时的研究和测试、岩石采集、直升机驾驶以及不懈的乐观精神的成果。

“我们隔壁就有一颗灿烂的行星，它拥有巨大的大气层和迷人的地壳，其历史却与地球截然不同，”加文说。“回顾过去，看看那个世界是什么样子——可能和地球一样，甚至更好——对地球上的人们来说是一个机会。也许 30 年前我们还没有准备好。但现在我们准备好了。”

这个故事最初刊登在 PopSci 2021 年夏季热刊上。阅读更多 PopSci+ 故事。