近年来，嫦娥五号成功携带月球样品返回地球，天问一号成功抵达火星，掀起了深空探测的一个高潮。那么，除了月球和火星之外，人类深空探测的下一个优先目标应该是哪里呢？金星？彗星？小行星？木卫二？这些都是潜在的探测目标。深空探测既需要技术保障，更需要科学问题的引领，因此，确定未来的探测目标需要从科学出发。最近，中科院地化所赵宇鴳副研究员和中科大张少兵教授两个课题组分别发表综述文章，倡议把金星作为我国深空探测的下一步目标。
金星：我们已经知道的
金星是太阳系八大行星由内向外的第二颗行星，在中国古代称为太白、明星或大嚣，在晨昏出现时分别称为启明或长庚，在西汉之后结合五行学说称之为金星。它的英文名称源自罗马神话的爱与美的女神，维纳斯（Venus）。无论在大小和质量上，金星都与地球高度相似，这也正是被称为地球“孪生星”的原因。
图1.太阳系四个类地行星的相对大小(https://solarsystem.nasa.gov/resources/687/terrestrial-planet-sizes/)。
在上个世纪六七十年代的太空竞赛中，金星是行星际探索的重点对象。苏联的金星（Венера）系列以及美国的水手（Mariner）系列率先对金星金星了探测，随后，欧空局发射的金星快车（Venus Express），日本的拂晓号（Akatsuki）也相继对金星进行了探测，采集到一系列这颗神秘行星的数据，包括金星大气结构、地表环境、地形地貌、磁场等信息。
图2.金星系列探测器着陆位置分布图，白色表示成功着陆位置，蓝色代表该着陆点有地表成像，红色表示该着陆点进行了地表样品分析（来源：NASA Ames Research Center, U.S Geological Survey and Massachusetts Institute of Technology）。
金星区别于地球的特征主要表现在大气成分、地形地貌，缺乏自身磁场和板块构造。
金星地表就像是个大火炉，地表温度可以高达460℃。同时，大气压是地球表面的90多倍，就相当于地球深海900多米的压力。如此恶劣的条件，使得金星不存在液态水，大气中气态水也少得可怜，含量为20 ppm左右。
图3.金星火山平原地表，（a）为金星-13拍摄（b）为金星-14拍摄
金星大气的主要成分是CO2（96.5%）和N2（3.5%）。CO2在金星大气中占据 96.5%，在地球大气中却只有 0.041%，这是因为地球上的碳主要被固定在碳酸盐岩、有机物和地球深部。一般认为，在冥古宙和太古宙时期，地球大气还是以CO2为主，随着大气—海洋—地表的相互作用，地球大气中的CO2逐渐通过风化过程转化为碳酸盐。而对金星，有学者通过数值模拟认为，金星偏高的地表温度（460 °C）、高CO2/H2O比是导致其无法维持海洋稳定存在的重要原因，因而也就无法将CO2固定下来。
图4.地球和金星大气成分，（a）地球大气组成；（b）金星大气组成。均为体积占比
金星具有与地球类似的核幔壳结构。根据已获知的重力和地形数据，前人采用不同模型对金星内部结构进行分析，总结出的金星壳幔核密度和厚度如图所示。与地球表面分为陆地和海洋不同，金星的地表主要是一些火山作用形成的平原地形。
图5.金星各圈层厚度-密度函数图，A-金星壳，B-上金星幔，C-下金星幔，D-金星核
金星的一个重要特征是不存在自身磁场，只有由太阳磁场诱发的感应磁层。目前主流观点认为金星缺乏磁场的原因是其地核没有发生对流，而金星地核没有对流的原因，可能是金星地幔高温度阻止地核散热，也可能是缺乏板块构造（有效散热），行星形成初期未发生巨大碰撞（撞击可以使地核内部发生搅动）等。
图6.图为被自身磁场保护的地球
金星另外一个重要特征没有发育板块构造。板块构造在地球上主要表现在地表和内部进行着永不停息的运动变化，例如洋陆之间形成的安第斯山脉，由洋中脊扩张形成的大平洋，陆陆碰撞形成喜马拉雅山。如果把地球比作一个破碎蛋壳的鸡蛋，那么金星就是一个完整蛋壳的鸡蛋。
金星没有板块构造活动，保持了原始的停滞盖层状态（stagnant lid），很多的地形地貌被认为地幔柱的产物（可以理解脸上长了痘痘），典型的地貌比如冕状地貌、星形地貌。目前金星上已经发现超过 500 个“冕状地形”，表现为近圆形特征，被同心山脊和裂隙环状环绕，中间可以是穹隆或者凹陷。星形地貌是种类似蛛网状的地貌，目前已知的64个，通常表现为密集的放射状断裂和隆起的地形。
图7.金星典型地貌。（a）冕状地形;（b）星形地貌
金星：我们想知道的
金星沿着截然不同于地球的路径演化，成为一个环境极端且不适宜生命居住的星球。探索金星，一方面可以深化我们对地球母亲的认识。研究地球演化的科学家一致认为，金星是最像地球形成初期的行星，因此，金星是认识早期地球的重要窗口，登陆金星就相当于坐着时光机器回到了45亿年前刚刚形成的地球。另一方面，探测金星在行星科学领域本身具有重要意义。金星可为理解类地行星的起源和多样性、演化路径和制约因素以及控制类地球天体的气候过程等提供重要线索。放眼地球和人类未来，理解金星演化将有助于了解地球宜居性的形成和维持，也为寻找外太阳系“类地球”的宜居星球提供搜索的标准和依据，因为目前已经发现的4000多颗系外行星中，绝大多数的类地行星候选体位于金星带而非宜居带中。
根据赵宇鴳等（2021）、陈乐等（2022）以及NASA的金星探测分析小组（The Venus Exploration Analysis Group, VEXAG）白皮书，金星相关的重大科学问题可以分为３个部分：
① 金星大气的形成、演化和气候历史；
② 金星的表面和内部的演化；
③ 金星内部—表面—大气间的相互作用和演化历史。
对于这三个科学目标又可以细化为一些待解决的问题，比如， 金星早期有宜居的表面条件和液态水吗？金星如何阐明行星进化的可能途径？哪些过程决定了金星大气组成以及全球和局部辐射平衡的基线和变化？是什么过程驱动了金星的全球大气动力学过程？哪些地质过程塑造了金星的地表？金星的大气与地表如何发生相互作用？
在金星恶劣的环境条件下开展环绕／降落／着陆／巡视探测，需要面对多重的技术挑战。为了实现对金星的全面探索，当前至少需要11个方面的技术有待发展和提高，包括新型轨道技术、热防护技术、下降和着陆技术、空中平台技术、着陆平台技术、采样处理系统、新型能源系统技术、热控等技术（赵宇鴳等, 2021）。目前对于这颗神秘的行星，我们已知的数据少之又少，且主要数据来源于20世纪苏联和美国的金星任务探测数据，急需对金星新一轮的探测！
金星，未来可期
2021年6月，美国启动两个金星探测项目，分别命名为DAVINCI +和VERITAS。DAVINCI +计划穿过稠密大气层，测量大气层到地表的化学组成，特别是惰性气体的同位素比值，VERITAS 是轨道器，将通过综合孔径雷达绘制金星高分辨表面，获得堪比地球的地貌数据来判断金星的地质历史以及金星朝着地球不同方向演化的原因。这两个探测器计划在本世纪20年代末发射。
2021年6月，欧空局宣布开始启动金星探测的“远景号（Exciting New Mission To Investigate Venus, EnVision）”项目（信息来源：https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/ESA_selects_revolutionary_Venus_mission_EnVision）。该项目将发射一个金星轨道器，计划携带NASA研制的合成孔径雷达（Venus Synthetic Aperture Radar, VenSAR），对金星表面进行高分辨率的测量。除VenSAR之外，该探测器还将配备一个地下雷达和多种光谱仪。EnVision轨道飞行器预计将于2031～2032年发射。
其他大国同样不甘落后。俄罗斯联邦航天局一直在规划“金星-D”金星探测项目，此探测任务计划最早将于2029年发射（信息来源：http://www.russianspaceweb.com/venera-d-2021.html）。印度空间研究组织（ISRO）计划于2024年底发射“舒克拉雅（Shukrayaan）”探测器前往金星，对金星展开为期四年的研究（信息来源：https://en.wikipedia.org/wiki/Shukrayaan-1）。
金星既是“跳出地球认识地球”的最佳对象，也是人类认识类地行星演化、理解行星宜居性的重要窗口。建议我国科学家和航天部门尽早规划，提出我国的金星探测计划。 具体的探测目标，可以更多地注重在大气探测与着陆探测上。深空探测作为新的国家实力竞争平台，我国在新的国际竞争中应该、也必然有所作为。
参考资料：
陈乐，张少兵，余金霏. 2022. 金星: 认识早期地球的窗口[J]. 地球与行星物理论评，53（0）：1-19.
Chen L, Zhang S B, Yu J F. 2022. Venus: A planetary window into early Earth. Reviews of Geophysics and Planetary Physics, 53(0): 1-19
赵宇鴳, 刘建忠, 邹永廖等. 2021. 金星探测研究进展与未来展望[J]. 地质学报, 95 (09): 2703-2724.
Zhao Y Y, Liu J Z, Zou Y L, et al, 2021. Progress and future prospects of Venus exploration. Acta Geologica Sinica, 95(9): 2703-2724.
NASA金星探测分析小组白皮书（2019年版），https://www.lpi.usra.edu/vexag/documents/reports/Combined_VEXAG_Strategic_Documents_2019.pdf