作品编号：JASKP2020013，编译作者：周天倚 谢懿 南京大学天文与空间科学学院
在金星上，高速运动的云一直吸引着天文学家的目光。在过去的几十年里，对它们已有了相当多的了解。
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[图片说明]：金星在紫外波段的伪彩色图，揭示了金星云层的复杂性，其中黄色表示二氧化硫。版权：JAXA/ISIS/DARTS/Damia Bouic。
金星以其浓厚且具有反光特性的云层而著称。它不仅会围绕金星做高速运动，还使得它成为夜空中除月亮外最明亮的天体。不幸的是，这些奇异的云层也阻碍了我们对金星表面的观测。
但以前的金星并非如此。
如果能回到太阳系早期，会发现金星与地球具有十分相似的演化路径。它们有着几乎相同的大小和含水量。但后来，金星上的海洋消失了。随着二氧化碳从火山中喷涌而出，金星很快变成了一片地狱的景象。没有海洋，金星就无法吸收并储存温室气体。
尽管已研究了几个世纪，但金星的云层仍然是一个谜。金星为什么会流失水？云层中是否存在生命？人类是否可能踏上金星？
[图片说明]：40亿年前，金星上的水和地球一样多。版权：NASA。
金星的海洋去哪了？
约40亿年前，金星和地球都是海洋行星。此后，水分开始从金星表面蒸发。随着时间的推移，这使得金星大气中的温室气体增加，最终导致了失控的温室效应。
如今，金星大气令人难以置信的干燥，含水量不到地球的十万分之一。但目前仍无法确定是什么原因触发了金星最初的水分流失。
科学家并不认为这是由于金星比地球更靠近太阳所致，而可能是由于金星没有磁场，无法保护它不受太阳风的影响。太阳风是从太阳流出的高能粒子流。与地球不同，金星自转一周约243天，这在很大程度上使得它缺少内部的对流，严重削弱了金星的磁场，使得太阳风可以将金星大气中的水分带入太空。
[图片说明]：金星曾像地球一样是海洋行星，如今却如同地狱一般。版权：NASA
类比地球气候变化
20世纪70年代，天文学家开始明白，正是金星上比地球高几百倍的二氧化碳水平造成了金星上地狱式的景象。在地球上，尽管大气层中的温室气体仍在增加，但也只占微小的一部分，仅达到万分之四。于此同时，科学家发现，地球上二氧化碳水平的增加也会导致全球变暖。
这使得科学家意识到，金星上全球性的温室效应也有可能发生在地球上。在那之后的几十年里，科学家一直通过对金星的观测来帮助揭示和预测，如果大气中的二氧化碳继续增加，地球上的气候将如何变化。
[图片说明]：根据最新的研究，金星不断变化的云层可能暗示微生物可以在金星大气中生活。图为金星表面上云层的艺术概念图。版权：ESA。
金星云层中的生命
20世纪60年代，卡尔·萨根提出，金星的云层中可能隐藏着生命。金星大气中的神秘黑斑可以吸收大量的太阳紫外辐射，能为生命提供燃料。
在最近的观测中，科学家找到了一些反常的证据，暗示卡尔·萨根可能是对的。这些斑块似乎在以难以解释的方式驱动着天气。一些科学家认为，云层中构成黑斑的粒子可能与地球大气层中的微生物相似。
超转动云
关于金星的一个最大未解之谜是，为什么它的云会以如此快的速度运动。金星的上层大气只需要4个地球日就能绕金星运动一周。相较之下，金星自转一周需要243个地球日。
大气层的自转比行星自转更快的现象被称为“超转动”，但风速并不总是相同。有时金星的云层只需要不到4天就能绕金星1周，有时则可能需要5天以上。
金星的“超转动”是由多种原因造成的，包括来自太阳的热潮汐、大气湍流以及由金星自转驱动的波。
[图片说明]：20世纪80年代，苏联发射了两个气球来探测金星大气。如今科学家希望再次进行这项任务。版权：NASA。
金星大气探测任务
目前，航天器在金星表面存活时间的纪录是由苏联的“金星”13号创造的127分钟。金星地表的温度很高，足以融化铅、锡和锌；大气压相当于地球海平面以下800米处的压强。但其实不必到达金星的表面，只需要稍稍靠近一点，就可以了解很多它的信息。
苏联在1985年实现了这一概念，成功地在金星云层中释放了两个氦气球，“维加”1号与“维加”2号。在风的驱动下，这两个气球在2天内移动了约11 500千米，从处在黑夜的区域移动到了处在白天的区域。随后，电池的电量耗尽。尽管寿命仍相对较短，但它们测量到金星云层的运动速度超过每小时240千米。
有一些类似的任务正在考虑在未来十年内发射。美国希望发射一个航天器能围绕云层飞行，寻找生命的迹象。印度也已为它的金星探测任务的研发提供了资金，包括了一个研究云层化学的气球。
金星的大气层也可能是研究金星表面的安全场所，一些科学家甚至建议在金星上使用气球来探测下方的地震。
[图片说明]：金星云中的城市概念图。版权：NASA
能在金星上生活吗？
在《星球大战》中有一座云城，它是一个采矿殖民地，漂浮在一颗气态行星云层中的特定高度，因此居民无需穿太空服就能走到户外。一些科学家也提出了类似的想法。
如果你可以前往距金星表面48 000米的高空，就能意外地体验到与地球相似的温度和舒适的大气压。你可能不想完全暴露在金星的大气中，但它为云中城市提供了一个可行的定居点。
事实上，金星云层拥有太阳系中除地球外最宜居的环境。这让科幻小说作者和少数科学家幻想在那里建立城市。
大多数关于如何实现这一壮举的想法都寄希望于有增强结构的飞艇，飞艇中充满可呼吸的空气，漂浮在金星上，这将使飞艇远离金星地狱般的表面。
美国国家航天局提出了一个计划，通过一系列的任务来证明这一概念的可行性，然后让宇航员乘坐飞艇进入金星的大气层。宇航员将以与云层相同的速度行进，这样一座城市不到一周的时间就可以绕金星一周，让《80天环游地球》都相形见绌。
原文链接：https://astronomy.com/news/2020/04/why-are-venus-clouds-so-weird
原文作者：Eric Betz
编译：周天倚
审校：谢懿
