在接下来的十年里，研究人员将开始探测像地球和金星这样小的行星绕着附近的恒星运行的大气层。但是，尽管这两颗太阳系行星在大小和体积密度上相似——因此有些人称它们为“双胞胎”——但它们的大气却截然不同。如果从光年外看，科学家们能把它们区分开来吗？
由Astrofísica e Ciências do esparado研究所（IA）领导的一个团队假设金星在遥远的另一个行星系统中——一个系外行星——并询问他们可以提取什么样的信息。研究结果发表在《大气》杂志的一篇文章中，并证明了用于研究大型热系外行星的技术可以有效地应用于直径小十倍的系外行星。它还为识别可能区分氮主导的温和大气（如地球大气）和主要由二氧化碳组成的大气（如炎热而狂暴的金星大气）的标记铺平了道路。
“目前用于研究系外行星大气的技术对靠近恒星的巨行星是有效的，因此具有热大气。然而，研究像地球或金星这样小的天体的大气层是具有挑战性的，”第一作者亚历山大·布兰科说，他是IA和里斯本大学理学院的硕士学生（Ciências ULisboa）。“最有希望的目标通常沐浴在像金星一样的恒星辐射体系中，所以‘系外金星’很可能是第一个有大气层特征的小世界。”我们的工作目的是像观察系外行星一样观察金星。”
经过数十年对金星的其他研究，研究人员能够验证他们的结论。此外，它们表明，太阳系天体的大气也可以用同样的技术探测遥远的大气，以探测我们近邻中浓度极低的化学物质，这些化学物质很难通过其他方法发现。
为了观察金星是一颗系外行星，研究小组分析了2012年6月5日和6日收集的一组非常罕见的数据，这是本世纪金星最后一次穿越太阳的圆盘——就像我们从地球上的角度探测系外行星经过其主星前时的大气层一样。当恒星经过地球时，它们会把自己的存在印在恒星的光线上。在这些痕迹中，有分子在它们的大气中留下的信号，这些信号告诉天体物理学家它们是由什么组成的。
行星越小，这就越困难，但新的天文仪器计划在本世纪30年代开始运行，地球和金星大小的系外行星将在它们的范围内。因此，已经在大型热系外行星上成功使用的技术需要在这些更具挑战性的情况下进行测试和校准，在这些情况下，相关信号可能太小并且隐藏在噪声中。
通过将这些技术应用于金星凌日的数据，研究人员验证了它们未来在强大设施上的应用，如欧洲天文台的超大望远镜（ELT）和欧洲航天局（ESA）的Ariel太空任务，葡萄牙和IA都参与了这些项目。然而，要区分像地球这样的星球和像金星这样的星球，还需要做更多的工作。从远处看，金星可能会被误认为是一颗类似地球的行星。
由于其二氧化碳的浓度，金星的大气受到极端温室效应的影响，使行星表面的铅融化，压力达到了潜水瓶内的压力。实际上，类似金星的大气层可能是第一个在“地球大小”的系外行星上被表征的大气层。
“大气层富含二氧化碳的岩石行星固有的高温，因此受到强烈的温室效应的影响，导致化学活跃的环境，有许多化学转变。这使得这种类型的大气很容易被探测到，”IA和Ciências ULisboa的佩德罗·马查多（Pedro Machado）说，他是这项研究的第二作者。
该研究的共同作者、波尔图大学（FCUP）科学学院的奥利维尔·德曼根（Olivier Demangeon）补充说：“金星的大气密度大约是地球的90倍，而且温度也高得多。所以，尽管密度更大，金星的大气层也更大。在我们的观测中，更大和更密集都意味着一个强烈的特征。我们在金星的数据中发现了一些微弱的二氧化碳特征，这在类地大气中是不可能出现的。然而，这仍然不是区分两颗行星的最有效方法。”
2012年6月，当金星穿越太阳圆盘时，佩德罗·马查多和他的团队参与了国际运动对金星的协调观测。他们还分析了在邓恩太阳望远镜（美国新墨西哥州国家太阳天文台）使用设施红外分光偏振仪（FIRS）收集的光谱数据。这些数据指的是在金星边缘接触并最终释放太阳圆盘的时刻，来自太阳的光线被金星上层大气折射。
佩德罗·马查多（Pedro Machado）说：“我们将用于研究行星大气的复杂技术应用于太阳系天体，而且我们证明了它们也可以用于探测太阳系大气中的微量化学成分。”当一颗明亮的恒星从Júpiter和土星后面经过时，我们正在准备观测，这将受益于这项技术，正如我们在地球上的望远镜看到的那样。围绕金星或火星的轨道任务也通过它们的大气层观察到了太阳。”
“我们甚至在二氧化碳和一氧化碳分子中发现了碳和氧同位素的清晰特征，”马查多补充说。某些同位素的数量随时间而变化，并用于评估过去的大气环境的温度和压力及其时间尺度。
“估计同位素的相对数量使我们能够得出关于金星如何进化的结论，”亚历山大·布兰科说。马查多补充说：“这是这项工作非常明确的贡献，这也是欧洲航天局下一个金星任务的目标之一，葡萄牙和IA合作：研究金星过去的进化。”
为ESO的ELT和ESA的Ariel太空任务提供的安第斯光谱仪，都得到了IA在科学和技术上的贡献，这两个设施将促进对其他世界的研究，并将从与该团队工作一致的研究中受益。Ariel将能够研究大约1000颗已知的系外行星的大气，为了做到这一点，它将使用与该团队在这项工作中应用的相同的观察和分析技术。佩德罗·马查多（Pedro Machado）是阿里尔财团董事会成员，也是阿里尔工作组的协调员，该工作组将系外行星的大气研究与太阳系的大气研究联系起来。
