怀着一颗坚强的“心”，科学家们准备重返金星

在美国宇航局格伦极端环境设施(GEER)进行高温高压测试的计算机芯片有望帮助制造长寿命的金星着陆器。来源:科学杂志官方网站

美国宇航局格伦研究中心的电气工程师菲尔·诺德克正盯着电脑显示器上的紫色和绿色波形。工作室封闭大门后，有一个14吨的超高压密封不锈钢罐。在这个极端环境实验装置(GEER)中，正在进行为期33天的不间断运行实验——模拟金星的460摄氏度高温环境，并在二氧化碳的压力下使液体和气体进入超临界状态。在不锈钢罐中，两个微芯片以精确的节拍跳动。这是诺德克正在测试的时钟。它一直保持完美的跳动。

《科学》杂志官方网站22日发表了一篇论文，聚焦于诺德克和他的同事们正在推广的技术研究。他们正试图改进探索金星的方式，以便它能像火星一样被探测和识别。

不愿友好相处的地球“表亲”

金星是地球的近亲，它的大小接近地球。然而，1989年后，金星不再被列入美国宇航局的探索任务清单，最近在欧洲和日本的任务也停滞不前，主要是因为金星被厚厚的硫云阻挡。

自1985年以来，只有前苏联的金星着陆器“穿着”盔甲降落在金星上，但仅仅几个小时后，由于深海压力和其表面的恶劣温度，它“死亡”。由于条件差和缺乏资金，离地球最近的邻居比任何其他星球都要远。

然而，金星是如此重要。英国牛津大学的行星科学家高林·威尔森说:“唯一被讨论的岩石行星是金星。”金星有活火山，曾经有海洋和大陆的特征。陆地构造板块漂移，被厚厚的云层覆盖，类似于地球。研究金星对于理解生命的进化至关重要。

此外，金星的例子证明，在恒星“可居住区”运行的行星可能不适合生存。了解金星的大气是如何失去控制以及海洋是如何蒸发的，可以帮助天文学家研究系外行星的可居住性。

关注金星是否活跃

20世纪90年代，美国宇航局麦哲伦轨道飞行器云穿透雷达显示，在金星表面有少量随机的陨石坑。研究人员推测，5亿年前的大规模岩浆喷发灾难可能使岩石表面变得平滑，并认为金星从此“死亡”。

然而，在20世纪末，欧洲金星快车轨道器描绘了一幅更加生动的画面。当追踪金星的大气层时，它发现二氧化硫水平处于峰值状态，这可能是火山爆发的迹象。其他温度曲线和特定波长的光变量也让科学家相信“金星应该是活跃的”。

如何证明这个假设？不同的团队提出了不同的检测路径:

一些团队仍然认为短期检测更实用。科罗拉多大学博尔德分校的行星科学家拉里·埃斯波西托说，将压力容器送入金星大气，测量大气中的化学物质，并使用激光或钻头在有限的几个小时内对岩石表面取样并分析非反应性惰性气体同位素，可以测试金星是否拥有与地球一样多的海洋，以及它是否是金星内部板块构造的润滑剂。

美国国家航空航天局喷气推进实验室科学家苏珊娜·斯梅里卡的团队提出了一种非常规的方法，用轨道雷达和表面光谱探测器捕捉金星大气样品进行同位素分析。

鉴于需要长期“倾听”才能了解金星内部发生的事情，被称为长寿命现场太阳系探测器(LISSE)的提议似乎更符合要求:这种汽车电池大小的探测器可以记录温度、压力、风速和特定化学物质长达60天。里面的碳化硅芯片不适合储存数据，但是观测数据可以被实时发送回轨道飞行器或者直接发送到地球。这些读数将为金星大气环流模型的构建提供基本事实，并有助于研究整个行星的质量分布，这超出了短期任务的范围。

“新疆边界任务”有利于金星探测吗？

如果探测芯片有可能长时间停留在金星上，科学家的梦想似乎触手可及。格伦实验室的工程师近年来一直热衷于用新的半导体制造耐热电子设备，并在喷气发动机中安装传感器。正是这些积累帮助开发了耐高温部件，如探测金星的碳化硅芯片。

然而，在金星着陆的难度不可低估。美国国家航空航天局喷气推进实验室的一个研究小组正在探索在金星上着陆一个几乎没有电子设备的纯机械飞行器的可能性。当格伦实验室被发现一直在研究传感器等电子元件的能力极限时，他们开始思考这种“久经考验”的碳化硅芯片是否可以加入到其机械动力着陆器的设计中。

今年晚些时候，美国宇航局将宣布下一个数十亿美元的“新疆边界任务”计划。在十几个候选项目中，有三个是针对金星的，但是要想脱颖而出，它将面临激烈的竞争——包括土卫二和土卫六的勘探计划。

“馅饼有限。为了分一杯羹，金星探索必须根据现有的想法推出一个真正可行的计划。”这是博尔德西南研究所的地球物理学家、美国宇航局金星探测和分析小组主席鲍勃·格林所说的。