美国宇航局的帕克太阳探测器已经从太空拍摄了第一张金星表面的可见光图像。

在厚厚的云层中，金星的表面通常被遮蔽在视线之外。但在最近两次飞越地球时，帕克使用其广角成像仪或 WISPR，以可见光谱的波长（人眼可以看到的光类型）对整个夜面进行成像，并延伸到近红外。

这些图像结合成一段视频，显示出从地表发出的微弱光芒，显示出大陆地区、平原和高原等独特的特征。在地球周围还可以看到大气中的氧气发光光晕。

“我们对帕克太阳探测器迄今为止提供的科学见解感到兴奋，”美国宇航局总部太阳物理学部主任尼古拉福克斯说。“帕克继续超出我们的预期，我们很高兴在我们的重力辅助机动过程中进行的这些新观察可以帮助以意想不到的方式推进金星研究。”

这颗行星（通常被称为地球的双胞胎）的此类图像可以帮助科学家更多地了解金星的表面地质、那里可能存在的矿物以及行星的演化。鉴于行星之间的相似性，这些信息可以帮助科学家探索为什么金星变得荒凉而地球成为绿洲。

“金星是天空中第三亮的天体，但直到最近我们还没有太多关于金星表面的信息，因为我们的视线被厚厚的大气层挡住了，”这项新研究的主要作者布莱恩伍德说。华盛顿特区海军研究实验室的物理学家。“现在，我们终于第一次从太空看到了可见波长的表面。”

意想不到的能力

金星的第一张 WIPR 图像是在 2020 年 7 月拍摄的，当时帕克开始了第三次飞越，航天器用它来弯曲其轨道，使其更靠近太阳。WISPR 旨在观察太阳大气和风中的微弱特征，一些科学家认为他们可能能够使用 WIPR 来成像帕克经过金星时笼罩着金星的云顶。

“目标是测量云层的速度，”新论文的合著者、约翰霍普金斯大学应用物理实验室研究员 WIPR 项目科学家 Angelos Vourlidas 说。

但是，WISPR 不仅看到了云，还看到了地球表面。这些图像是如此惊人，以至于科学家们在 2021 年 2 月的第四次飞行中再次打开了相机。在 2021 年的飞越期间，航天器的轨道完美地排列成 WIPR 可以完整地拍摄金星的夜面。

当帕克太阳探测器第四次飞越金星时，它的 WISPR 仪器捕捉到了这些图像，并串成一段视频，显示了金星的夜面。学分：NASA/APL/NRL

像来自熔炉的铁一样发光

云阻挡了来自金星表面的大部分可见光，但与近红外波长接壤的最长可见光波长可以通过。在白天，这种红光在金星云顶反射的明亮阳光中消失了，但在黑夜中，WISPR 相机能够捕捉到这种由表面散发出的令人难以置信的热量引起的微弱光芒。

“金星的表面，即使在夜间，也大约是 860 度，”伍德说。“太热了，金星的岩石表面明显发光，就像从熔炉里拉出来的一块铁。”

当它经过金星时，WISPR 拾取了从 470 纳米到 800 纳米的波长范围。其中一些光是近红外光——我们看不到的波长，但可以感知为热——还有一些在可见光范围内，在 380 纳米到约 750 纳米之间。

新光中的金星

1975 年，金星 9 号着陆器在登陆金星后首次展示了诱人的表面。从那时起，雷达和红外仪器进一步揭示了金星的表面，这些仪器可以通过使用人眼不可见的光波长窥探厚厚的云层。NASA 的麦哲伦任务在 1990 年代使用雷达创建了第一张地图，JAXA的 Akatsuki 宇宙飞船在 2016 年到达金星周围的轨道后收集了红外图像。帕克的新图像通过将观测结果扩展到了边缘的红色波长，从而增加了这些发现。我们可以看到。

WISPR 图像显示了金星表面的特征，例如大陆地区 Aphrodite Terra、Tellus Regio 高原和 Aino Planitia 平原。由于高海拔地区比低海拔地区凉爽约 85华氏度，因此它们在较亮的低地中显示为暗斑。这些特征也可以在以前的雷达图像中看到，比如麦哲伦拍摄的那些。

WISPR 图像中看到的表面特征与麦哲伦任务（下图）中看到的表面特征相匹配。

除了查看表面特征，新的 WISPR 图像将帮助科学家更好地了解金星的地质和矿物组成。加热时，材料会以独特的波长发光。通过将新图像与以前的图像相结合，科学家们现在可以研究更广泛的波长，这可以帮助确定地球表面的矿物。这种技术以前曾被用于研究月球表面。未来的任务将继续扩大这一波长范围，这将有助于我们了解宜居行星。

在 WIPR 图像（上图）中看到的表面特征与此处的麦哲伦任务中看到的表面特征相匹配。图片来源：麦哲伦团队/JPL/USGS

这些信息还可以帮助科学家了解地球的演化。虽然金星、地球和火星几乎在同一时间形成，但它们在今天却大不相同。火星上的大气层是地球的一小部分，而金星的大气层要厚得多。科学家们怀疑火山活动在形成密集的金星大气层中发挥了作用，但需要更多的数据来了解如何。新的 WISPR 图像可能会提供有关火山如何影响地球大气层的线索。

除了表面发光外，新图像还显示了行星边缘周围的一个明亮环，这是由大气中的氧原子发光引起的。这种被称为气辉的光也存在于地球大气层中，从太空中可以看到，有时在夜间从地面可以看到。

飞越科学

虽然帕克太阳探测器的主要目标是太阳科学，但金星飞掠正在为任务发射时未预料到的额外数据提供令人兴奋的机会。

WISPR 还对金星的轨道尘埃环进行了成像——金星绕太阳轨道散布的环形轨道——FIELDS 仪器直接测量了金星大气中的无线电波，帮助科学家了解在太阳 11 年的活动周期中，高层大气会发生变化。

2021 年 12 月，研究人员发表了关于重新发现金星后面流出的类似彗星的等离子体尾巴的新发现，称为“尾射线”。新结果显示，这条粒子尾巴从金星大气层延伸了近 5,000 英里。这条尾巴可能是金星的水从地球上逃逸的原因，导致了它目前干燥和荒凉的环境。

虽然接下来两次飞越的几何形状可能无法让帕克对夜面进行成像，但科学家们将继续使用帕克的其他仪器来研究金星的太空环境。2024 年 11 月，该航天器将有最后一次机会在其第七次也是最后一次飞越时对表面进行成像。

金星研究的未来

帕克太阳探测器由位于马里兰州劳雷尔的约翰霍普金斯应用物理实验室建造和运营，并不是第一个收集飞越额外数据的任务，但它最近的成功激发了其他任务在经过时打开仪器金星。除了帕克之外，欧空局（欧洲航天局）BepiColombo 任务以及欧空局和美国宇航局太阳轨道飞行器任务已决定在未来几年的飞越期间收集数据。

在本世纪末，随着 NASA 的 DAVINCI 和 VERITAS 任务以及 ESA 的 EnVision 任务，更多的航天器将前往金星。这些任务将有助于对金星的大气层进行成像和采样，并使用红外波长以更高分辨率重新绘制金星表面。这些信息将帮助科学家确定地表矿物构成并更好地了解地球的地质历史。

“通过研究金星的表面和大气层，我们希望即将到来的任务能够帮助科学家了解金星的演化以及导致今天金星不适宜居住的原因，”美国宇航局总部行星科学部主任 Lori Glaze 说。“虽然 DAVINCI 和 VERITAS 都将主要使用近红外成像，但 Parker 的结果显示了对广泛波长进行成像的价值。”