本是孪生星球，为何一个地狱一个绿洲？

金星与地球本是孪生星球，命运却截然不同。科学家通过模型预测，地球未来是否会重蹈金星覆辙，变成一颗灼热的炼狱。

金星的直径是地球的95%，质量是地球的81.5%。

在太阳系中，金星可以说是一个最糟糕的地方。一层厚厚的二氧化碳“斗篷”让这颗星球窒息，其地表承受着足以压碎头骨的恐怖压力。在病态的黄色天空中，硫酸如雨般落下，却永远无法触及那片被熔岩舔舐的大地。金星的温度极高，足以熔化铅，以至于酸雨在降落的途中就被蒸发了。

这颗星球极端的环境背后，隐藏着行星科学中最迷人的谜团之一。金星和地球在同一时期、由相同的地质物质、在太阳系几乎相同的位置形成，甚至连尺寸都相差无几。那么，为何金星成了一片焦热地狱，而地球却是一座生机盎然的花园？

在科学界，一个流传已久的说法是，金星只是比我们快了几步，它代表了包括地球在内的所有大型岩石行星的最终归宿。该假说认为，这些行星最终会失去将温室气体封存于地质深处的能力。当这些气体在 атмосфере (atmosphere) 中不断累积，世界便会进入失控的温室状态，就像金星那沸腾的气候一样。加州大学河滨分校的行星天体物理学家Stephen Kane说：“多年来，我们总听说金星是地球未来的预演。”

但这个根深蒂固的假设是真的吗？在数亿或数十亿年后，地球的气候真的会走上金星的老路，从一个温和的世界变成一个灾难性的温室吗？Kane和他的同事们一直在试图找出答案。金星和地球常被称为双胞胎，而金星是其中“邪恶”的那一个。在他们的“重聚双胞胎”项目中，科学家们开发了一个结合了太阳物理学、火山学、板块构造学和气候科学的地球数字模型。他们不断将这个模型地球推向极限，尝试所有可能的方式来“摧毁”它，看看能否将它变成金星。

圣路易斯华盛顿大学的行星科学家Paul Byrne认为，这项工作除了探索太阳系第二颗行星上究竟出了什么问题，也回应了一个与我们更息息相关的问题：“地球的宜居状态还能持续多久？”

要预测地球的未来，就必须解开金星过去的谜案。很久以前，金星可能与今天的地球并无太大差异。探测器和望远镜的观测揭示，金星大气中存在一种罕见的重水，这是一个明确的信号，表明这颗星球上曾经拥有丰富的水。

关于这些水以何种形式存在，研究人员争论不休。一种可能是，年轻金星上的水形成了蒸汽，漂浮在这颗新生行星表面的岩浆海洋之上。水蒸气作为一种强效温室气体，可能在金星诞生后不久就将其推入了酷热的温室状态。另一种可能是，金星最初覆盖全球的岩浆海洋迅速冷却并凝固成地壳，使得液态水，甚至可能是一个海洋的水量，得以在其表面流淌。如果真是这样，那所有的水后来又去了哪里呢？

2020年，美国宇航局戈达德空间研究所的行星科学家兼气候建模师Michael Way研究了金星海洋被煮沸的两种可能性。

第一个假说指向太阳。随着年龄的增长和氢燃料的燃烧，太阳释放出的光芒越来越强，使得包括金星在内的邻近行星受到日益强烈的炙烤。行星科学家估计，在太阳系诞生约十亿年后，逐渐变亮的太阳就足以有效地蒸发掉金星上所有的液态水。水蒸气会涌入金星大气，可能引发剧烈的全球变暖，而火山喷发出的二氧化碳可能进一步加剧了这一过程，最终将金星推入了失控的温室状态。

这个故事听起来很合理。但根据Way的模型，太阳蒸发海洋导致金星毁灭的理论存在问题。金星自转非常缓慢，一天相当于116个地球日。如果金星的向阳面最初存在液态海洋，那么水的蒸发会形成厚厚的云层。这些巨大而持久的云层会反射阳光，使金星保持比预期更低的温度，实际上反而会阻止失控温室效应的发生。

Way认为，一个更可能的“嫌疑犯”是毁灭性的火山活动。在地球自身的历史中，也曾经历过被称为“大型火成岩省”的超级火山喷发，即在单一区域持续数十万乃至数百万年的熔岩喷发。每一次这样的事件都向大气中注入了大量的二氧化碳，使世界在一段时间内变得异常炎热。2.52亿年前的一次超级火山喷发就引发了地球历史上最惨烈的大灭绝事件，几乎让所有生命消失殆尽。

幸运的是，在每一次这样的事件之后，地球都能通过一种被称为“俯冲作用”的过程，逐渐将多余的二氧化碳重新吸收到其岩石深处，使地球冷却下来。当构造板块碰撞时，一个板块会沉入另一个板块之下，将富含溶解二氧化碳的海水带入地幔深处。这些碳在下地幔中被长期封存，一部分最终通过火山活动再次喷发到大气中。简而言之，这就是地球的全球恒温器调节机制。

很可能在金星有水的时期，它也拥有类似地球的板块构造和主要的俯冲带。但这个系统要么不够普遍，要么规模不够大，无法将它从行星级的灾难中拯救出来，特别是如果几次超级火山事件大致同时发生。Way的模型显示，几次并发的超级火山喷发可能会向金星大气中释放巨量的二氧化碳，使世界急剧变暖，导致大部分液态水被煮沸，进一步加速升温。没有了海洋，这些二氧化碳就无法被重新吸收。更重要的是，水是俯冲作用的催化剂，它能降低岩石的熔点，使板块更容易弯曲和断裂。因此，当地表没有水后，主要的俯冲带就会停止运作，从而阻止了二氧化碳的封存。瑞士伯尔尼大学的行星科学家Anna Gülcher等其他科学家也倾向于同意Way的评估：单靠太阳，不足以让金星变成今天这个可怕的样子，你很可能需要多次极端的火山活动才能达到那种程度。

在研究金星及其失控的温室荒漠时，Kane产生了一种病态的好奇心：同样的命运会降临到地球身上吗？他说：“如果我们关闭地球的碳循环会怎样？我们能制造出一个金星吗？”

为了找到答案，他和他的团队构建了一台虚拟的“世界毁灭机器”。“每个人都喜欢末日启示录的场景，只要它发生在50亿年之后就行，”他说。

第一步，他们将地球模型快进了大约35亿年，那时太阳和行星将有80亿岁。届时，太阳将比今天更亮，地球大气接收到的星光热度将与金星10亿岁时相当。科学家认为，那时的金星正处于一个临界点：要么温和湿润，要么被烤成焦炭。80亿岁的太阳也将把地球推向类似的气候刀刃。

该团队的模型显示，在35亿年后，地球的海洋可能开始蒸发，并在大气中变成锁热的水蒸气。这可能足以扼杀地球上主要的俯冲带，因为没有水，俯冲作用可能就无法进行。斯坦福大学“重聚双胞胎”项目成员Michelle Hill说：“我们正在失去将二氧化碳吸回地幔的能力，所以它只会不断累积。”

主要俯冲带的关闭意味着地球的构造板块将停止碰撞和移动，转而形成一个几乎完整的岩石外壳，包裹着炽热的地幔。一段时间内，地幔会变得更热，因为这个外壳会像盖子一样，将内部放射性物质衰变产生的热量封锁起来。随着内部热量的积累，Kane模拟中的地球将经历一次持续约1500万年的火山活动高潮期。

这个被称为“停滞盖层”的时期会向天空排放更多的二氧化碳。但这次喷发高峰是短暂的。随后地幔冷却，地壳变厚，直到几乎没有任何主要的火山活动能够喷发出碳。

因此，在停滞盖层形成1500万年后，地球将达到一个新的平衡状态。零星的火山活动仍会发生，就像科学家们发现金星至今仍有火山活动的有力证据一样。但Kane解释说，这些零星的喷发预计不会向大气中增加太多碳。

至此，团队的模拟停止了。他们模型中的未来地球，到底有多像金星呢？

模拟结果显示，当大约35亿年后地球的大规模俯冲作用停止，削弱了行星埋藏碳的能力时，大气中的二氧化碳水平将上升0.1到0.8巴。作为参考，今天海平面的总大气压是1巴，其中二氧化碳约占0.04%。即使在最好的情况下，地球的表面温度也将超过100摄氏度。世界地表将变得名副其实地沸腾。“地球将进入一个后失控温室状态，”Kane说，“地表温度太高，任何水都会被蒸发掉。”地表上的一切生命都将不复存在。

尽管如此，地球并不会接近今天金星的状态。“它会是一个轻量版的金星，”Kane说。

金星拥有93巴的大气压，其中96.5%是二氧化碳。Kane和同事们的“末日机器”无论如何推动，也无法将地球带到那个水平。他表示，由于地幔被停滞的盖层封锁，火山活动减少，这反而比他预想的更能保护地球免受金星式的炙烤。

独立科学家们称赞了“重聚双胞胎”项目，认为它挑战了先前的假设，并为关于岩石行星最终状态的讨论增添了重要内容。Way表示：“我喜欢他们的想法，他们版本的未来地球听起来并非不合理。” Byrne也说：“你最终得到一个极其炎热的世界，但它可能没有达到金星那样的热度，这一点非常有趣。”

Kane的团队承认，他们的模型没有考虑超级火山式的喷发，而这些事件在未来的任何时候都可能向大气中增加大量被困的碳。也许地球会很不幸，经历多次同时发生的超级火山事件。如果是这样，那种情况可能会将地球推向比他们模型所显示的更接近金星的状态。

不确定性比比皆是。但如果Kane团队的结论大体正确，那它表明金星的历史是独一无二的严酷。某种力量，或许是滔天的熔岩，将那颗行星烧到了骨子里。而地球，到目前为止，似乎总能避免自我毁灭。让我们希望，在遥远的未来，情况依然如此。