NASA的帕克太陽探測器已經從太空中拍攝了第一張金星表面的可見光圖像。由於被厚厚的雲層所籠罩，金星的表面通常會被遮蔽，無法看到。但在最近兩次飛越這顆行星時，帕克利用其廣域成像儀即WISPR，以可見光譜的波長–即人眼可以看到的光的類型–對整個夜面進行成像並延伸到近紅外。
這些圖像被組合成視頻，並由此揭示了來自表面的微弱光芒及顯示了大陸地區、平原和高原等獨特的特徵。另外，還可以在視頻中看到大氣層中氧氣的發光光環圍繞着這個星球。
“我們對帕克太陽探測器迄今為止所提供的科學見解感到興奮，”NASA總部太陽物理學部的部門主管Nicola Fox說道，“帕克繼續超出我們的預期，我們很高興在我們的重力輔助機動期間所進行的這些新的觀察能夠以意想不到的方式幫助推進金星研究。”
這顆行星通常被稱為地球的孿生兄弟，這樣的圖像可以幫助科學家更多地了解金星的表面地質，那裡可能存在哪些礦物以及這顆行星的演變。鑒於這兩顆行星之間的相似性，這些信息可以幫助科學家了解為什麼金星變得荒涼而地球成為綠洲。
“金星是天空中第三亮的東西，但直到最近我們還沒有掌握關於其表面的信息，因為我們的視線被厚厚的大氣層擋住了，”這項新研究的論文第一作者、華盛頓特區海軍研究實驗室的物理學家Brian Wood說道，“現在，我們終於第一次從太空中看到了可見波長的表面。”
意想不到的能力
金星的首批WISPR圖像是在2020年7月拍攝的，當時帕克開始進行第三次飛越，該航天器利用這次飛越使其軌道彎曲進而更接近太陽。WISPR旨在看到太陽大氣和風中的微弱特徵，一些科學家認為他們也許能夠利用WISPR對帕克經過金星時遮擋金星的雲頂進行成像。
WISPR項目科學家Angelos Vourlidas表示：“目標是測量雲層的速度。”他是新論文的共同作者，也是約翰霍普金斯大學應用物理實驗室的研究員。
但WISPR不僅看到了雲層，還看到了這顆星球的表面。這些圖像是如此引人注目，以至於科學家們在2021年2月的第四次飛越中再次打開了相機。在2021年的飛越過程中，航天器的軌道完美地排列在一起，這使得WISPR對金星的夜面進行了完整的成像。
Wood說道：“這些圖像和視頻讓我大吃一驚。”
像鍛造廠的鐵器一樣閃閃發光
雲層阻擋了來自金星表面的大部分可見光，但最長的可見光波長也就是與近紅外波長接壤的波長卻能通過。在白天，這種紅光在金星雲頂反射的明亮陽光中消失了，但在黑暗的夜晚，WISPR相機能夠捕捉到這種由金星表面發出的難以置信的熱量所引起的微弱光芒。
Wood說道：“金星的表面，即使在夜間，也有約860度。它是如此之熱，以至於金星的岩石表面明顯地在發光，就像一塊從鍛造廠拉出來的鐵。”
當它經過金星時，WISPR收集了從470納米到800納米的一系列波長。其中一些光是近紅外光–我們看不到的波長，但可以感覺到熱量–還有一些是可見光範圍，在380納米和大約750納米之間。
金星上的新光
1975年，Vener 9着陸器在登陸金星后首次發回了一個誘人的表面瞥見。從那時起，金星的表面被雷達和紅外儀器進一步揭示出來，這些儀器可以通過使用人眼不可見的光的波長來透視厚厚的雲層。NASA的Magellan任務在20世紀90年代利用雷達繪製了首批地圖，JAXA的Akatsuki航天器在2016年到達金星周圍的軌道后收集了紅外圖像。來自帕克的新圖像則通過將觀察範圍擴大到我們所能看到的邊緣的紅色波長來補充這些發現。
WISPR圖像顯示了金星表面的特徵，如大陸地區Aphrodite Terra、Tellus Regio高原和Aino Planitia平原。由於高海拔地區比低海拔地區冷約85華氏度，所以它們在明亮的低地中顯示為黑暗的斑塊。這些特徵還可以在以前的雷達圖像中看到，如由麥哲倫拍攝的圖像。
除了觀察表面特徵，新WISPR圖像還將幫助科學家更好地了解金星的地質和礦物構成。當被加熱時，材料會以獨特的波長發光。通過將新圖像跟以前的圖像相結合，科學家們現在有更廣泛的波長可以研究，這可以幫助確定該行星表面有哪些礦物。這種技術以前曾被用於研究月球表面。未來的任務將繼續擴大這一波長範圍，這將有助於我們對宜居行星的了解。
這些信息也可以幫助科學家了解該行星的演變。雖然金星、地球和火星都是在同一時間形成的，但它們今天卻非常不同。火星上的大氣層只有地球的一小部分，而金星的大氣層則要厚得多。科學家們懷疑火山活動在創造金星稠密的大氣層中發揮了作用，但需要更多的數據來了解。新的WISPR圖像可能提供關於火山如何影響該星球大氣層的線索。
除了表面的光芒之外，新圖像顯示了行星邊緣的一個明亮的環，這是由大氣中的氧原子發出的光造成的。這種類型的光被稱為氣輝–也存在於地球的大氣層中，從太空中可以看到，有時在夜間從地面也可以看到。
飛越科學
雖然帕克太陽探測器的主要目標是太陽科學，但金星的飛越提供了令人興奮的機會以獲得任務啟動時未曾預期的意外數據。
WISPR還對金星的軌道塵埃環進行了成像–這是金星圍繞太陽的軌道上散落的微觀粒子的圓環形軌跡，FIELDS儀器則對金星大氣中的無線電波進行了直接測量從而幫助科學家了解在太陽11年的活動周期中高層大氣如何變化。
2021年12月，研究人員發表了關於重新發現金星背後流出來的類似彗星的等離子體尾巴的新發現。新結果顯示，這條粒子尾巴從金星大氣層延伸出近5000英里。這條尾巴可能是金星的水如何從這個星球上逸出並促成了其目前乾燥和荒涼的環境。
雖然未來兩次飛越的幾何形狀可能不允許帕克對夜空進行成像，但科學家將繼續使用帕克的其他儀器來研究金星的空間環境。2024年11月，該航天器將有最後一次機會，在其第七次也是最後一次飛越中對金星表面進行成像。
金星研究的未來
帕克太陽探測器由位於馬里蘭州勞雷爾的約翰-霍普金斯應用物理實驗室建造和運營，它並不是第一個在飛越時收集意外數據的任務，但它最近的成功激勵了其他任務在經過金星時打開它們的儀器。除了帕克，ESA的BepiColombo任務及ESA和NASA的Solar Orbiter任務已經決定在未來幾年的飛越中收集數據。
更多的航天器也將在本世紀末前往金星，包括NASA的DAVINCI和VERITAS任務及ESA的EnVision任務。這些任務都將有助於對金星的大氣層進行成像和取樣並用紅外線波長以更高的分辨率重繪其表面。這些信息將幫助科學家確定表面的礦物構成並更好地了解這個星球的地質歷史。
NASA局總部行星科學部主任Lori Glaze說道：“通過研究金星的表面和大氣層，我們希望即將進行的任務將幫助科學家了解金星的演變以及是什麼原因使金星今天變得荒涼。雖然DAVINCI和VERITAS都將主要使用近紅外成像，但帕克的結果已經表明了廣泛的波長成像的價值。”