不适宜居住的金星提供了有关外星生命潜力的教训

考虑到在地质和生物时间尺度上维持宜居条件的内在和外在过程的多样性和复杂性，充分了解岩石行星如何变得宜居并保持宜居状态是行星科学家和天体生物学家面临的一项根本挑战。面对这一挑战，必须利用太阳系内全方位的岩石行星大气演化数据。尽管金星显然代表了行星宜居性的最终成员，但它对了解大型岩石世界长期温带表面条件的普遍性的贡献尚未得到充分认识。即将到来的金星任务，包括美国宇航局的 VERITAS 和达芬奇任务，以及欧空局的远景任务，将开始充实这一理解。

“我们经常假设地球是宜居性的模型，但如果你孤立地考虑这个星球，我们不知道边界和限制在哪里。金星给了我们这一点，”加州大学河滨分校的天体物理学家斯蒂芬·凯恩博士说。

“虽然它也具有类似高压锅的大气层，可以立即将人类压扁，但地球和金星有一些相似之处。”

“它们的质量和半径大致相同。鉴于距离那颗行星很近，人们很自然地想知道为什么地球的结果如此不同。”

许多科学家认为，日照通量(金星从太阳接收到的能量)导致了失控的温室效应，从而毁灭了地球。

“如果你认为地球接收到的太阳能为 100%，那么金星则收集到了 191%。很多人认为这就是金星结果不同的原因，”凯恩博士说。

“但是等一下。金星没有月亮，这给了地球诸如潮汐之类的东西，并影响了这里的水量。”

除了一些已知的差异之外，美国宇航局对金星进行更多任务将有助于消除一些未知因素。

行星科学家不知道其核心的大小、它如何达到目前相对较慢的旋转速度、它的磁场如何随时间变化，或者有关低层大气化学成分的任何信息。

“金星没有可检测到的磁场。这可能与其核心的大小有关，”凯恩博士说。

“核心尺寸还为我们提供了有关行星如何自我冷却的信息。地球有一个地幔，从其核心循环热量。我们不知道金星内部发生了什么。”

“岩石行星的内部也会影响它的大气层。地球上就是这种情况，我们的大气层很大程度上是火山喷发的结果。”

地球和金星的示意性横截面，按比例显示主要内部成分和大气成分。图片来源：Kane & Byrne，doi：10.1038/s41550-024-02228-5。

地球和金星的示意性横截面，按比例显示主要内部成分和大气成分。图片来源：Kane & Byrne，doi：10.1038/s41550-024-02228-5。

美国宇航局确实计划在本十年末执行两项金星任务(DAVINCI 和 VERITAS)，凯恩博士正在协助执行这两项任务。

达芬奇任务将探测充满酸的大气以测量稀有气体和其他化学元素。

“达芬奇将从上到下测量大气层。随着我们不断增加二氧化碳的含量，这将真正帮助我们建立新的气候模型并预测其他地方的此类大气，包括地球上的大气，”凯恩博士说。

VERITAS 任务不会降落在地表，但它将使科学家能够创建详细的 3D 景观重建，揭示该行星是否具有活跃的板块构造或火山。

“目前，我们的地球地图非常不完整。了解表面的活跃程度与了解它随时间的变化情况是非常不同的。我们需要这两种信息，”凯恩博士说。

最终，凯恩博士和他的合著者、圣路易斯华盛顿大学的保罗·伯恩博士提倡执行此类金星任务，主要原因有两个。

一是有能力利用更好的数据利用金星来确保对遥远行星上生命的推论是正确的。

“在宇宙其他地方寻找生命的过程中，令人警醒的一点是，我们永远不会获得系外行星的现场数据。我们不会去那里、着陆或直接测量它们，”凯恩博士说。

“如果我们认为另一个星球表面有生命，我们可能永远不会知道我们错了，我们会梦想一个有生命的星球，但实际上没有生命。”

“我们只有正确了解我们可以访问的地球大小的行星才能做到这一点，金星给了我们这个机会。”

研究金星的另一个原因是它可以预览地球的未来。

“研究金星的主要原因之一是我们作为这个星球的守护者的神圣职责，以保护它的未来，”凯恩博士说。

“我的希望是，通过研究产生当今金星的过程，特别是如果金星有一个现在已经遭到破坏的较为温和的过去，我们就能从中得到教训。它可能发生在我们身上。这是一个如何以及何时的问题。”

该综述论文发表在《自然天文学》杂志上。