JÖRN HELBERT 当时正站在柏林北部一栋陌生人公寓外，手里拿着一束黄玫瑰。那是2020年6月，门后的女士正在强制隔离。她刚从美国搬到德国，因为是Helbert的忙，一位行星科学家同行，她充当了信使，带着那些珍贵到无法交给因疫情而严重积压的国际邮政系统的岩石。此前，一次运输失误已经让包裹被送到了图森的一家美甲店，差点丢失。Helbert很清楚携带地质样本通过德国海关时会遇到怎样的盘问，所以送花是为了感谢她的辛苦。
这次交接如此费周折又充满戏剧性，以至于他觉得这个包裹应该被手铐锁在手腕上。相反，Helbert amused to see a rumpled plastic Walgreens bag left outside for contactless pickup. It held 30 disks made of various rocks analogous to those that might be found on Venus. They had been painstakingly collected and analyzed by Darby Dyar, an astronomy professor at Mount Holyoke College in Massachusetts.（他颇为好笑地看到一个皱巴巴的沃博林塑料袋被留在门外，用于非接触式取件。里面装着30片由各种岩石制成的圆盘，这些岩石类似于金星上可能发现的岩石。它们是由马萨诸塞州曼荷莲学院的天文学教授Darby Dyar painstaking collected and analyzed（一丝不苟地收集和分析）的。）
Helbert、Dyar和一群同事正在向NASA提交一项名为VERITAS的任务的最后阶段，该任务将发送一枚卫星以前所未有的高分辨率绘制金星地图。尽管疫情肆虐，他们的截止日期却丝毫未变。NASA通过一项名为“发现”（Discovery）的计划，每隔几年才选择一次低成本（约5亿美元）的项目。团队迫切希望将这些岩石圆盘送到Helbert在德国航空航天中心的实验室，在那里他正在为VERITAS探测器校准一种仪器，该仪器可以确定金星地质构造是由哪类岩石组成的；更好地了解这些将有助于书写这颗行星的历史。花岗岩可以告诉我们哪里曾有海洋。玄武岩可能将我们引向活火山。将这些特征拼接起来，可以展现将这颗行星变成不适宜居住的地狱的步骤。
如果将我们的太阳系想象成一个死胡同，地球是我们的温馨家园，火星是街角那个开发商正在推销光鲜未来的空地，那么金星就是几扇门外的鬼屋，被 overgrown yard and drawn curtains（杂草丛生的院子和拉上的窗帘）所掩盖。它在大小、密度、质量、成分和引力上与地球相似，但在其表面，温度高达850°F（约454°C）以上，足以融化铅，大气压力相当于站在半英里（约0.8公里）深的海水下。它的磁场太弱，无法保护它免受太阳风的侵袭，它反向自转，并且拥有一层永久性的、锁住热量的云层，遮蔽了它的容貌。
我们拥有的最佳地形雷达地图是20世纪90年代制作的，与我们绘制的地球和火星地图相比，它们相当粗糙。我们知道金星表面有山脉、山谷、火山、熔岩田和奇特的地质构造，但在其众多谜团中，科学家们甚至还不清楚那里可能存在什么样的岩石。
[相关：NASA的双金星任务希望揭示什么]
金星爱好者们说，我们对邻居了解不够，这很令人尴尬。NASA的最后一次金星探测任务“麦哲伦号”于1989年离开地球。自那时以来，太空总署向火星发射了14个任务，而科学家提交的约30个金星提案却石沉大海。VERITAS早已加入了这个失宠的行列；早期的版本已经提出了十多年。在2017年的最后一轮评选中，“VERITAS”和“DAVINCI”（一个旨在采样这颗行星有毒大气的、截然不同的金星项目）曾是五支“发现”计划候选名单的一部分，但未能进入最终名单。
在那次失望之后，DAVINCI的科学家之一David Grinspoon撰写了一篇题为《又是金星》的文章，感叹他和他的同事们就像长期受苦的Cubs（芝加哥小熊队）球迷，但Cubs好歹也打进过世界大赛并输掉了比赛。
2021年春天，两个团队都回到了起跑线上，焦急地等待NASA总部宣布“发现”计划的决定。“我真的把我的心血都投入到这个特定的任务中，对我来说，这是‘要么成功，要么就此止步’，”VERITAS首席研究员Sue Smrekar说，她是一名在加州NASA喷气推进实验室工作的地球物理学家。“我无法想象再次投入如此巨大的精力来获得一项任务的批准。”
其他国家也在计划金星任务，因为有充分的理由前往。随着科学家们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。这一前景重新点燃了困扰天文学家和哲学家们数千年的问题：我们是孤独的吗？然而，有一个事实是：我们身边有一个岩石性质的、与我们截然不同的双胞胎行星。“我想了解为什么地球是生命存在的家园，而这正是金星可以告诉我们的，”Martha Gilmore说，她是一名行星地质学家，也是这两个团队的成员。“我认为这是理解我们是如何走到这一步的最高优先级。”
金星有时 出现在黄昏时追逐太阳的星辰，有时又像黎明时升起的启明星。关于这颗行星的早期发现给了人们充分的想象空间，去猜测那里可能生活着什么——以及谁。
18世纪末，天文学家还提出了一个理论，即太阳系中的行星离太阳越远，就越古老。到了19世纪末，一些人想象火星，这颗第四行星，被长眠的干渴生物挖掘的废弃运河的遗迹所覆盖。与此同时，第二颗行星金星，则享有我们更原始的“双胞胎”的美誉，充满了类似于3.5亿年前地球石炭纪时期的景象，那时蕨类森林生长，怪异的鲨鱼统治着海洋，四肢动物才刚刚开始在陆地上伸展。也许与生育女神有关的金星古老神话助长了这种伊甸园般的形象。维多利亚时代的诗人阿尔弗雷德·丁尼生（Alfred, Lord Tennyson）写道那里有“永不凋谢的花朵”。雷·布拉德伯里（Ray Bradbury）在他的一个短篇故事中，将这颗行星描绘得更为阴森，被一种病态的白色丛林覆盖，长着“奶酪色的叶子”，土壤像“湿润的卡门贝尔奶酪”，并伴随着永无止境的降雨，当你不想被触摸时，它就像一千只手在触摸你。
随着新证据的陆续到来，对金星的繁荣景象的幻想逐渐破灭。一个特别具有决定性的迹象出现在1956年，当时华盛顿特区海军研究实验室的一个团队将他们50英尺（约15米）的射电望远镜对准了这颗行星。他们发现它发出的辐射量相当于一个温度高于600°F（约316°C）的物体。NASA的“水手2号”探测器——这是第一艘成功离开地球的行星探测器——在1962年的一次飞掠中证实了其高温大气。
正是在这个十年间，天文学家卡尔·萨根（Carl Sagan）因提出金星上存在温室效应，有毒气体被困在大气中而闻名。1967年10月，苏联向金星发射了“金星4号”探测器，这是航天器首次进入另一颗行星的大气层。它传回了令人不安的数据：空气比预期的要浓密得多，由95%的二氧化碳组成，氧气和水蒸气的含量微乎其微。这个结果如此令人沮丧，以至于在1968年，科幻小说作家布莱恩·奥尔迪斯（Brian Aldiss）和哈里·哈里森（Harry Harrison）汇编了一本悲伤的选集，名为《告别，奇幻的金星》（Farewell, Fantastic Venus），收集了曾设定在“不再神奇”的世界中的研究人员和科幻作家突然变得不科学的文章和故事。
尽管宇航员们失去了在金星上登陆的希望，但探索仍在继续。1975年，“金星9号”的下降器传回了第一张金星表面的照片，这是一张180度的全景图，显示了一个荒凉的、散布着破碎岩石和卵石的平原。NASA1978年的“先驱者金星”任务制作了第一批粗糙的雷达地图。但在接下来的十年里，NASA没有发射任何行星科学任务。1981年上任的罗纳德·里根总统领导了这一黑暗时期，将NASA的精力集中在航天飞机可达的近地轨道。
一个牺牲品是计划中的金星测绘航天器VOIR（Venus Orbiting Imaging Radar）。当1982年的消息传来时，Dyar，现任VERITAS的副首席研究员，当时是麻省理工学院（MIT）行星科学的研究生。她那天来到学校，发现同学们公开哭泣。最终，研究界能够拼凑出一个更简单、更便宜的版本，并于1989年以“麦哲伦号”的名义发射，这是一个轨道探测器，通过将雷达波反射到金星表面，绘制了它不透明云层下的景象。
火星探测器是可爱的公路旅行者。但不太清楚如何推广金星，因为它既不适合人类眼睛，也不适合探测器。
20世纪90年代初，当时的NASA局长丹·戈尔丁（Dan Goldin）制定了“更快、更便宜、更好”的“发现”计划，强调使用现成的商用硬件和软件来发射小型任务。1996年发射的第二个项目是“探路者号”，包括一个火星着陆器和第一个火星车，一个名为“索杰纳”（Sojourner）的旅行车大小的车辆。它取得了巨大的成功，并赢得了公众对红色星球探索的支持。NASA批准了预算越来越高的项目：火星奥德赛号轨道器（2001年）、勇气号（Spirit）和机遇号（Opportunity）探测车（2003年）、仍在运行的火星勘测轨道器（2005年）。这些任务为“好奇号”（Curiosity）、“洞察号”（InSight）以及现在的“毅力号”（Perseverance）铺平了道路。自20世纪90年代以来，这些努力的指导原则一直是“追随水源”，寻找可能曾经支持生命的条件——但无疑是由未来载人探索的诱人前景所驱动的。
由于大量资金投入到火星项目，行星科学家们也纷纷转向火星。“好奇号”仅其10台仪器就有近500名工作人员，无数研究生从中学习。成功也会带来公众的成功。新的火星探测车不像价值25亿美元的硬件，而是被描绘成可爱的外星公路旅行者，它们通过社交媒体讲述自己的旅程，并沿途分享照片。NASA知道如何向纳税人推销火星。对于同样不适合人类眼睛和探测器的金星，如何推广则不太清楚。
在过去的 二十年中，对火星以外地方的兴趣并未完全消失。NASA下一个旗舰任务，耗资42.5亿美元的“欧罗巴快帆”（Europa Clipper）号将于2024年发射，它将花费大约六年时间飞往木星，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，特别是考虑到它离地球如此之近。（一艘探测器只需大约四个月就能到达那里。）尽管NASA自20世纪90年代以来一直没有为金星研究划拨专项资金，但一个充满激情的科研努力仍在持续。科学家们仍在重新分析“麦哲伦号”的数据，甚至包括“先驱者号”和“金星号”任务的数据。他们还在研究欧洲空间局的“金星快车”（Venus Express）号和日本的“晓”（Akatsuki）气候轨道器——这是自“麦哲伦号”以来仅有的两次此类任务。
VERITAS的负责人Sue Smrekar在“麦哲伦号”将首批雷达测绘结果发送到JPL时，还在麻省理工学院读博士后。整个团队以及来自世界各地的许多客座研究员聚集在一起，查看她回忆中“熟悉而又陌生的图像”。她认为这是她“踏上另一个世界”最接近的一次。那里有在别处找不到的地质构造的地形测量图，例如“ Tesserae”，这些奇怪的高地区域，其混乱的波纹状外观使研究人员以希腊语中“马赛克瓷砖”一词来命名它们。一些科学家认为这些构造可能是地球大陆的等价物；另一些人则认为它们可能更像是硬化岩浆池表面的浮渣。
“麦哲伦号”还记录了少量陨石坑，其中大部分相当原始，这表明金星目前的表面相对年轻，大约有5亿年的历史。许多人认为这种重塑发生于一次全球性的火山事件，可能与导致我们蓝色星球上大部分物种灭绝的二叠纪末期大灭绝相媲美。地球上的火山活动与板块构造有关；然而，科学家们尚未发现金星地壳移动的证据，因此驱动其喷发性质的因素仍然不明。
这些数据留下了金星爱好者们决心要填补的空白。“麦哲伦号”的图像分辨率约为每像素100-250米。“VERITAS”（Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography & Spectroscopy 的缩写）将此分辨率提高了一个数量级。更令人印象深刻的是，它将地形分辨率提高到两个数量级。在向NASA提交的提案中，VERITAS团队展示了夏威夷大岛在“麦哲伦号”视角下会是什么样子：像一堆无法辨认的像素。“VERITAS”的视角将火山岛的岭谷以及莫纳克亚山（Mauna Kea）的峰顶清晰地展现出来。
“我经常将我们对金星的了解与80年代对火星的了解进行比较，”北卡罗来纳州立大学（North Carolina State University）的行星地质学家Paul Byrne说，他即将调任华盛顿大学。“我不是任何一个任务的成员，但普遍提倡对这颗行星进行更多研究。他领导着行星科学十年调查（Planetary Science Decadal Survey）的金星小组，该小组负责制定未来十年的研究重点。“我们拥有火星的全球图像覆盖，但相对粗糙。当我们开始在那里飞行更强大的仪器时，我们才开始看到我们从未梦想过的细节。金星上还没有这样的情况。”
[相关：金星表面看起来是什么样的？]
VERITAS，预计于2028年左右发射，还将利用光谱技术收集关于金星地质构造成分的新数据，光谱是一种通过物质吸收和反射光的方式来识别物质的成像技术。由于金星浓密的云层阻挡了大部分光线，Dyar、Helbert及其同事不得不发明一种全新的方法来解释那些能够穿透狭窄波长范围的数据。
Helbert在他的实验室里建造了一个模拟金星的腔室，将Dyar的岩石加热到令人难以置信的高温，以测试VERITAS拟议仪器之一的Venus Emissivity Mapper（VEM）的原型。当然，COVID-19给他们的国际合作带来了麻烦，特别是考虑到团队在2020年2月才得知他们正在进入“发现”计划的下一轮。他们需要来自各种火成岩的更多数据来扩展仪器的校准。在疫情的早期混乱月份里，Dyar向全国各地的同事发送了紧急邮件，请求样品，并很快收集了来自科罗拉多州派克峰、华盛顿州圣海伦斯山和怀俄明州卢西特山等地的样本。有些样本有垒球那么大，需要切割成小圆盘才能放入金星模拟腔室。由于她的大学关闭，Dyar求助于一位退休的矿物收藏家，他在地下室拥有特殊的锯子和研磨机来完成这项工作。在Friendly's停车场的一次交接中，她收到了那30片最终会运往柏林的岩石圆盘。
虽然VERITAS 会将目光投向地面，但DAVINCI+（Deep Atmosphere of Venus Investigations of Noble Gases, Chemistry and Imaging 的缩写，加号是为本轮提案添加的）主要设计用于在其不透明的大气层中寻找金星历史的线索。这个概念诞生于2007年底至2008年初的一次金星峰会，但现任首席研究员Jim Garvin，NASA马里兰州戈达德太空飞行中心（Goddard Space Flight Center）的首席科学家，自从1980年代完成博士学业以来就一直梦想着一次新的探险。该探测器将于2029年左右发射，并投放一个装有降落伞、受气动罩保护的球形探测器，该探测器将穿过云层。它将使用类似于为“好奇号” aboard的化学实验室开发的相同光谱仪，测量惰性气体，如氪和氙（可以将其视为形成金星大气层早期过程的化石），以及氢同位素，这些可以确定金星失去其早期海洋的时间和速率。
水流失的数据将非常重要。纽约NASA戈达德空间研究所（Goddard Institute for Space Studies）的物理科学家Michael Way及其同事在2016年发布的模型表明，金星不仅比地球更早拥有水，而且在约30亿年的时间里还覆盖着浅海。这些发现激发了研究人员的活力，并重振了金星曾是一个湿润世界的形象，至少在过去是这样。“当你将金星的30亿年水存在火星的3亿年水存在期旁边时，你会意识到，如果我们一直在我们自己的太阳系中寻找生命存在的迹象，也许我们找错了地方，”Dyar说。
“如果你不了解我们最近的、类似地球的邻居金星，你有什么机会相信任何天体物理学家关于系外行星的说法？”
—Sanjay Limaye，行星科学家
DAVINCI+团队还提议在其下降器上安装一台摄像机，拍摄比Garvin学生时代就吸引他的“金星9号”图像更清晰的表面景象。他坚信他的球形探测器可以看到轨道上无法实现的尺度的山脉。为了证明这一点，他在2016年8月雇佣了一支UH-1（休伊）直升机测试机组，带他进行了多次危险的俯冲飞行，飞越马里兰州的一个采石场。当飞机向地面俯冲时，试图模仿下降器的路径，他从机窗探出头去拍摄下方的岩石。去年冬天，团队在实验室里加热了一个全尺寸原型，以确保它能在大气中运行足够长的时间来将读数传回地球。
描绘金星早已消失的海洋的景象，有助于回答那个宏大的问题。自从Lomonosov观察到行星凌日至今的260年里，科学家们已经开发出如此先进的望远镜，它们可以观测到数千光年外系统中微弱行星的凌日现象。根据大小、运动和发出的光的波长，天文学家可以估计行星的状况。大约有60颗被认为可能宜居，这意味着它们似乎具备维持液态海洋的合适参数。但根据同样的参数，如果我们从远处观察我们自己的太阳系，我们可能会认为金星也应该是类似地球的。“如果你不了解我们最近的、类似地球的邻居金星，你有什么机会相信任何天体物理学家关于系外行星的说法？”威斯康星大学麦迪逊分校（University of Wisconsin–Madison）的行星科学家Sanjay Limaye说。
Limaye是研究金星的研究人员中，致力于找出其云层是否仍能孕育微生物生命的一个群体。2020年，《自然天文学》（Nature Astronomy）杂志报道了在金星大气中发现磷化氢的迹象——这是一种迄今为止只已知来自生物来源的化学物质。尽管关于可能发现的说法并未得到证实，但这个消息有助于将金星作为被忽视的天体生物学目标而受到关注。
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——而且并非只有它一个外国航天机构积极寻求金星之旅。欧洲空间局（ESA）计划在2030年代初发射一颗名为“EnVision”的卫星，以研究金星近期的地质活动。俄罗斯正在考虑一项名为“Venera D”的任务，该任务将探测生命信号。2016年，NASA启动了HOTTech计划，资助研究能够承受地狱般高温至少几个月硬件的技术；有了这样的技术，金星着陆器或探测车才有可能实现。
金星研究界最需要的是更多数据。约翰霍普金斯大学（Johns Hopkins University）的VERITAS火山学家Lauren Jozwiak，她于2016年获得了博士学位，她说她在学习期间被告知要另寻他路，因为金星的研究前景渺茫。然而，新的数据涌入将滋养下一代。“我们对金星知之甚少，”她说。
2021年6月2日凌晨，Smrekar和Dyar各自坐在美国东西海岸厨房里，互相发短信。两人都没怎么睡。这是他们知道NASA将批准哪些“发现”任务的早晨。太平洋夏令时早上5:30左右，Smrekar接到了电话：VERITAS已获批准。
“为了一件事，全身心地投入十年，最终实现目标，这种感觉是难以言喻的，”Dyar说。她花了一整天时间恍恍惚惚地走来走去，直到能和同事们一起在虚拟聚会上开香槟庆祝。Smrekar欣喜若狂。“我打算暂时不会停止庆祝，”她说。
当天上午，当NASA打电话给Garvin时，他差点从椅子上摔下来。DAVINCI+也将进入太空。接下来的几天一片混乱——他的团队充满了活力。两个任务都击败了它们的竞争对手，即为探索木星的卫星木卫一（Io）和海王星的卫星特里同（Triton）而提出的探测器。在30年NASA没有新金星任务的空白期后，有两个任务将在十年内发射升空，它们是无数研究、测试、岩石采集、直升机飞行——以及不屈不挠的乐观主义的结晶。
“我们身边有一颗闪耀的行星，拥有巨大的大气层，令人着迷的地壳，以及一段发展历程与我们自己的星球截然不同的历史，”Garvin说。“回望那颗星球曾经的样子——可能和地球一样，甚至更好——对地球上的人们来说是难得的机会。也许30年前我们还没准备好。但现在我们准备好了。”
这个故事最初刊登在《大众科学》2021年夏季“热”特刊中。阅读更多 PopSci+ 故事。
