随着对外星生命探索被设定为定义 21 世纪太空科学的主要方向，研究人员在规划中面临的一个紧迫问题是：距离地球最近的类地行星有多远？
一些人认为，答案是“近在咫尺”，但方向可能与您想象的不同。尽管火星任务占据了全球行星际探索支出的绝大部分，但这颗红色星球的质量仅为我们地球的十分之一——与其说是一颗行星，倒不如说是一个小型的、冷冻干燥的迷你地球。相比之下，金星可以被认为是地球的邪恶双胞胎——大小和质量几乎相同，只不过它拥有浓厚的硫酸云和沸腾的压力锅气候，地表温度足以熔化铅。地球这颗向阳的姐妹世界究竟是如何误入歧途，是行星科学中最伟大的谜团之一——也是天体生物学的潜在基石。
然而，正因为金星显得如此令人难以接近，美国国家航空航天局（NASA）已经近三十年没有专门的金星任务了；最近一次任务是麦哲伦号任务，于 1994 年结束。2020 年末，一个研究团队报告称，在金星相对温和的上层大气中漂浮着诱人的磷化氢气体证据，这是一种可能的生物特征，这似乎即将改变这种长期中断的局面。次年，随着美国国家航空航天局选择了两个计划于 2020 年代后期发射的任务：金星发射率、无线电科学、InSAR、地形和光谱轨道探测器（VERITAS），以及深层大气金星稀有气体、化学和成像调查（DAVINCI）项目，其中包括一个降落伞探测器，用于漂浮穿过金星云层，美国国家航空航天局与金星的重新联系似乎已得到巩固。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您将有助于确保有关当今世界发现和塑造我们世界的重大故事的未来。
在此之后不久，欧洲航天局批准了一项欧洲自己的金星环绕任务 EnVision，计划于 2030 年代初期发射，其令人印象深刻的仪器套件中包含 NASA 提供的最先进的合成孔径雷达。
这个航天器三重奏被誉为金星研究人员的“三冠王”时刻，将共同彻底改变我们对这个既熟悉又陌生的世界的理解，以前所未有的细节绘制其内部、表面和大气层的地图。
至少，这是计划。如今，由于严峻的预算预测以及 NASA 和 ESA 都努力实现从火星取回样本的宏伟愿景，金星的前景明显不那么乐观。磷化氢的暗示性证据似乎在蒸发，并在怀疑论者更深入的审视下消失殆尽，而 VERITAS 号则遭受了多年的延迟，这对任务构成了生存威胁。
烦恼与 VERITAS
这些挫折是 10 月下旬在新墨西哥州阿尔伯克基举行的 NASA 金星探索分析组 (VEXAG) 会议的黯淡背景。VEXAG 由以金星为中心的行星科学家组成，是 NASA 基于社区的论坛，旨在制定未来金星研究的战略和确定优先事项。这次会议是 VEXAG 历史上规模最大的一次；虚拟和现场注册者总共有 400 多人，其中一半以上的现场参与者是第一次参加。
所有人都参与其中，在原本令人窒息的阴霾中寻求希望之光。在会议开始时的概述性发言中，NASA 行星科学部门负责人洛里·格莱兹对未来的挑战进行了清晰的评估，并建议保持警惕。
“目前，我们不清楚 2024 年的资金状况会怎样。现在有很多不确定因素，这使得计划变得有些困难，”她说。“让我们团结一致——团结起来，支持 NASA 科学，支持普遍的科学。我认为如果我们这样做，我们就能度过难关，我们就能挺过去……这有望只是短期的紧缩。我们需要做好反弹的准备。”
VERITAS 背后的研究人员渴望改变。NASA 选择推迟该任务，将其推迟到不早于 2031 年，原因完全与 VERITAS 本身无关——其中最主要的原因是喷气推进实验室 (JPL) 的其他高优先级项目堆积如山，而喷气推进实验室是 NASA VERITAS 的主要中心。
VERITAS 号首席研究员、JPL 的苏珊娜·斯姆雷卡尔说，尽管 NASA 仍在少量资助 VERITAS 以维持其科学团队，但目前任务工程团队的资金为零。她指出，资金短缺令人担忧，因为它可能会削弱国际合作伙伴对项目承诺的支持。但更紧迫的问题是任务关键人员的流失，例如航天器雷达专家，雷达是整个项目最重要的部分。
“我们无法支付他们的工资，”斯姆雷卡尔告诉 VEXAG，并补充说，许多关键团队成员已经离开了任务。“每个人都尽了最大努力创建笔记，并尽可能多地留下线索，供人们重新拾起工作。但这并不能替代十年来积累的知识。”
然而，当 VERITAS 团队顽强地等待救赎时，VEXAG 主席、马里兰州劳雷尔市约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的行星科学家诺姆·艾森伯格表示，还有很多其他工作要做。“我们需要为即将到来的任务进行更多的准备性研究，”他说，从完成长期资金不足且停滞不前的金星测绘项目，到在实验室和地球上类似金星的“模拟”环境中开展新的研究。
“我们希望 VERITAS 尽快重启并发射，”艾森伯格说。“我们希望 DAVINCI 继续沿着其在 2029 年发射的道路前进”，并支持 EnVision。
重返生命
虽然一项高风险、高回报的私人金星探索计划无法替代政府发起的多达数十亿美元的任务，但它却是本次会议最热门的话题之一。该项目名为金星生命探测器 (VLF) 任务，部分原因是受有争议的金星磷化氢声明的推动，由麻省理工学院的行星天文学家萨拉·西格领导。该计划呼吁发射一个小型探测器，穿过金星云层，嗅探其中的化学成分。
VLF 已经通过新兴的商业发射供应商火箭实验室获得了前往金星的“顺风车”。确切的发射日期尚未确定——任务的总成本仍未公开——但发射窗口将于 2024 年 12 月 30 日开启，并持续到 2025 年。火箭实验室的创始人、总裁兼首席执行官彼得·贝克说，火箭实验室热衷于与研究人员合作，利用小型火箭、小型航天器和相对较小的预算来执行有影响力的科学任务。
“这种转变为新型行星际探索带来了巨大的机遇，”贝克说。“我们可以快速且经济高效地将仪器发送到其他行星，而不是花费数十年时间研究大型、数十亿美元的航天器，我们可以从这些数据中快速学习，然后在不久之后通过后续任务进行迭代……[VLF] 将证明这一点，成为第一个前往该行星的私人任务，这在以前需要政府资源和数十年的开发才能实现，”他补充道。
在向 VEXAG 进行的情况介绍中，火箭实验室行星际任务首席系统工程师克里斯托夫·曼迪详细介绍了探测器将如何在五分钟的自由落体中穿过金星厚厚的云层，并在下降过程中每两公里进行测量，直到它屈服于距离地表约 20 公里处的恶劣条件。“我们希望通过证明这是可能的，也许能够激发更多兴趣，”曼迪说。
新范式
VLF 探测器内部将装有它的核心部件，一种专门设计的仪器，称为自发荧光浊度计，它可以感知金星云滴内发生的复杂化学反应（产生磷化氢或其他物质）的迹象。西格说，该仪器已经在组装和测试中。“我们没有像其他 [金星] 任务那样进行深入和广泛的科学研究；您甚至可以将我们更多地视为技术演示任务。我们有最后期限，我们正在朝着这些期限努力。”
私人资金一直在为这项努力提供动力。早期支持来自突破性倡议，这是科学技术投资者和慈善家尤里·米尔纳的创意。麻省理工学院的校友也纷纷捐款，还有其他来源。西格补充说，现金的注入为科学团队、仪器开发和准备性实验室测试提供了支持。“我们正试图利用第一次快速任务来证明，我们可以团结私人资金，以快速周转的方式做一些事情。”
西格认为这种方法是一种新范式，一种游戏规则改变者。“我们认为，更频繁、更专注、成本更低地完成拼图的较小部分是值得的。它并非旨在取代更大的任务。它是一个‘和’，而不是一个‘或’，”她强调说。“我们没有回答每一个细枝末节的问题。我们只是想弄清楚云粒子中有什么。”
在金星晨星任务的标签下，西格和团队正在展望第一次任务之后，计划更雄心勃勃的中长期目标，例如受益于降落伞的后续大气探测器，甚至可能是一艘航天器，用于取回金星空气样本，以便在地球上进行直接分析。“我们正在努力使一切步入正轨，但我们还没有完全实现，”她说。
VEXAG 主席艾森伯格也将火箭实验室的金星计划描述为一种潜在的新范式，但也可能对金星和行星探索构成新的挑战。
“如果任务执行成功，其速度和相对较低的成本可能会为前往金星和许多其他目标的任务开辟一条新途径，”艾森伯格说。但这些新途径也可能构成 NASA 需要考虑的又一个类别，以便从其已经捉襟见肘的预算中划拨资金。“投资的科学回报可能与评估中的任何其他因素同等重要，”艾森伯格总结道。
金星营销
然而，除了对各种公共和私人倡议的担忧之外，VEXAG 最近一次会议的另一个焦点是一项战略草案，该草案为未来的金星探索提供了更清晰的理由。
这份文件由圣路易斯华盛顿大学的行星科学家保罗·伯恩详细介绍。在许多方面，它可以被描述为呼吁更好地营销金星。伯恩说，这个世界不乏令人兴奋的科学问题：在没有保护性地磁场的情况下，这颗行星如何保持其浓厚的大气层？它何时以及如何失去许多研究人员确信它曾经拥有的海洋？为什么它的表面看起来如此年轻且相对没有陨石坑？
但伯恩个人最喜欢的是一个直截了当的统一问题
为什么我们的兄弟行星不像我们的双胞胎？或者也许我们弄反了：伯恩问道，为什么地球这个金星大小的世界，不更像它的邪恶双胞胎呢？
“如果我们想了解地球上生命兴起的条件，以及我们星球似乎能够维持数十亿年宜居条件的能力，那么我们必须了解金星是如何、为什么以及何时最终变成如此不同的状态的，”伯恩说。“这样做不仅可以让我们对我们自己的世界有一些重要的见解，而且还将[也]有助于指导我们在围绕其他恒星运行的轨道上寻找类地世界。”
在所有关于金星探索计划的阴暗动荡中，VEXAG 的忠实拥趸们似乎确信一件事：金星不会让他们失望，因为它会逐渐揭示它的秘密。但首先他们必须到达那里。