原標(biāo)題：懷揣強(qiáng)大的“心”，科學(xué)家準(zhǔn)備重返金星
在NASA格倫極限環(huán)境裝置（GEER）中進(jìn)行高溫高壓測(cè)試的計(jì)算機(jī)芯片，有望幫助制造長(zhǎng)壽命的金星著陸器。來源：《科學(xué)》雜志官網(wǎng)
美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）格倫研究中心的電氣工程師菲爾·諾德克，正盯著電腦顯示器上的紫色和綠色波形。工作室密封門后，放著14噸重的超高壓密封不鏽鋼罐。在這個(gè)極端環(huán)境實(shí)驗(yàn)裝置（GEER）中，正在進(jìn)行為期33天的不間斷運(yùn)行實(shí)驗(yàn)——模擬金星460攝氏度的高溫環(huán)境，並在二氧化碳的壓力下讓液體和氣體處?kù)冻R界狀態(tài)。不鏽鋼罐裡，兩個(gè)微型芯片以準(zhǔn)確的節(jié)拍跳動(dòng)著，這是諾德克在測(cè)試的一臺(tái)鐘表，它始終保持著完美的跳動(dòng)。
《科學(xué)》雜志官網(wǎng)22日發(fā)文，關(guān)注了諾德克和同事正在推動(dòng)的技術(shù)研究，他們?cè)噲D改進(jìn)對(duì)金星的探索方式，讓它也像火星一樣被探知和認(rèn)識(shí)。
不肯輕易示好的地球“表親”
金星是地球的表親，大小與地球接近。但1989年以后，NASA的探索任務(wù)表上再未排出金星的名字，而歐洲和日本最近進(jìn)行的任務(wù)也停滯不前，很大程度上是因?yàn)榻鹦怯泻窈竦牧蚧请?yún)層阻隔。
自1985年以來，隻有前蘇聯(lián)的金星著陸器“穿著”盔甲著陸金星，但僅僅幾個(gè)小時(shí)之后，就因其表面的深海壓力和煉獄般的溫度而“葬身”。由於惡劣條件和資金的缺乏，抵達(dá)這個(gè)地球最近的鄰居竟然比任何其他星球都更顯遙遠(yuǎn)。
然而，金星又是如此重要。英國(guó)牛津大學(xué)行星科學(xué)家科林·威爾遜說：“討論與地球大小相當(dāng)?shù)膸r石行星，隻能是金星。”金星上有活火山，還曾經(jīng)擁有海洋和大陸的特征，陸地構(gòu)造板塊漂移和覆蓋著厚厚雲(yún)層也與地球如此相像，研究金星對(duì)了解生命進(jìn)化至關(guān)重要。
此外，金星的實(shí)例証明，在恆星“宜居區(qū)”軌道運(yùn)行的星球未必適合生存。了解金星的大氣層如何失控、海洋如何蒸發(fā)等過程，可以幫助天文學(xué)家研究系外行星的宜居性。
重點(diǎn)考察“金星是否活躍”
上世紀(jì)90年代，NASA麥哲倫軌道器穿雲(yún)雷達(dá)顯示，金星表面存在隨機(jī)的少量隕石坑，研究人員推測(cè)，也許是5億年前的大量巖漿噴發(fā)災(zāi)難磨平了巖石表面，並認(rèn)為從此金星“已死”。
然而，20世紀(jì)后期，歐洲維納斯快車軌道器卻勾勒出一副更加生動(dòng)的畫面。它在追蹤金星大氣層時(shí)發(fā)現(xiàn)，二氧化硫水平處在高峰狀態(tài)，這或許是火山噴發(fā)的標(biāo)志，其他溫度曲線和特定波長(zhǎng)光線變量也讓科學(xué)家認(rèn)為，“金星應(yīng)該是活躍的”。
怎麼証明這一假想？不同的團(tuán)隊(duì)提出了不同的探測(cè)路徑：
有的團(tuán)隊(duì)仍然認(rèn)為短期探測(cè)比較實(shí)際。科羅拉多大學(xué)博爾德分校行星學(xué)家拉裡·埃斯波西托表示，將壓力容器送入金星大氣，測(cè)量大氣中的化學(xué)物質(zhì)，並用激光或鑽頭在巖石表面採(cǎi)樣，在有限的幾個(gè)小時(shí)內(nèi)分析非反應(yīng)惰性氣體同位素，可以檢驗(yàn)金星是否存在像地球一樣多的海洋，以及其是否是金星內(nèi)部板塊構(gòu)造的潤(rùn)滑劑。
NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家蘇贊尼·斯姆瑞卡的團(tuán)隊(duì)提出了非常規(guī)方法，希望使用軌道雷達(dá)和表面光譜探測(cè)儀來捕獲金星大氣樣本進(jìn)行同位素分析。
鑒於要了解金星內(nèi)部到底發(fā)生了什麼，還需要持久地“傾聽”才能有所斬獲，因此，被稱為長(zhǎng)壽命現(xiàn)場(chǎng)太陽(yáng)系探測(cè)器（LLISSE）的建議顯得更加符合要求：這個(gè)汽車電池大小的探頭能在長(zhǎng)達(dá)60天的時(shí)間裡記錄溫度、壓力、風(fēng)速和特定化學(xué)品，其內(nèi)的碳化硅芯片不適合存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，但觀測(cè)資料可實(shí)時(shí)發(fā)回軌道器或直接傳回地球。這些讀數(shù)將為構(gòu)建金星大氣環(huán)流模型提供基礎(chǔ)事實(shí)，有助於研究整個(gè)星球質(zhì)量分布，而這是短期任務(wù)無法企及的能力。
“新疆界使命”會(huì)否眷顧金星探測(cè)？
如果探測(cè)器芯片具備長(zhǎng)期逗留金星的潛力，科學(xué)家的夢(mèng)想似乎就觸手可及了。格倫實(shí)驗(yàn)室的工程師近年來熱衷於用新型半導(dǎo)體構(gòu)建耐熱電子設(shè)備，以及將傳感器放置在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)。正是這些積累，幫助開發(fā)出探索金星的碳化硅芯片等耐高溫元器件。
然而，登陸金星的難度仍然不容小覷。NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)研究小組正在探索讓幾乎不用電子設(shè)備的純機(jī)械動(dòng)力車在金星上著陸。當(dāng)發(fā)現(xiàn)格倫實(shí)驗(yàn)室一直不懈研究傳感器等電子元件的能力極限時(shí)，他們開始思考在其機(jī)械動(dòng)力著陸器的設(shè)計(jì)上，能否增加這種能“久經(jīng)考驗(yàn)”的碳化硅芯片。
今年晚些時(shí)候，NASA將宣布下一個(gè)數(shù)十億美元的“新疆界使命”規(guī)劃，十幾個(gè)候選項(xiàng)目中，有三個(gè)目標(biāo)直指金星，但要脫穎而出，還要面臨激烈的競(jìng)爭(zhēng)——包括土衛(wèi)二和土衛(wèi)六探測(cè)計(jì)劃。
“餡餅是有限的，金星探測(cè)要想分得一杯羹，必須在現(xiàn)有設(shè)想基礎(chǔ)上，推演真正可操作的計(jì)劃。”NASA金星探測(cè)分析組主席、博爾德市西南研究所地球物理學(xué)家鮑勃·格裡姆如是說。（科技日?qǐng)?bào)北京11月23日電）
(責(zé)編：張歌、熊旭)