Fliegende Städte auf der Venus. Wir erzählen alles über die Pläne der NASA, den Planeten zu bevölkern

Venus - der "saure" Zwilling der Erde

Die Venus ähnelt in Größe und chemischer Zusammensetzung der Erde. Dieses Paar

Planeten entstanden ungefähr zur gleichen Zeit, mehrVor 4 Milliarden Jahren. Aber hier enden offenbar auch die Gemeinsamkeiten. Nach einjährigen Daten des Venus-Express-Orbiters der Europäischen Weltraumorganisation, der im November 2005 gestartet wurde, ähnelt der zweite Planet von der Sonne der Erde nicht mehr sehr, von seiner heißen Oberfläche bis zu den oberen Schichten seiner säurereichen Atmosphäre ;

Die Oberflächentemperatur der Venus schwankt umBei einer Temperatur von ca. 465 Grad Celsius ist sein Oberflächendruck etwa 90-mal so hoch wie der der Erde (vergleichbar mit dem Druck einen Kilometer unter dem Meeresspiegel). Der nächste Nachbar der Erde hat eine Rotationsperiode von 243 Tagen, im Gegensatz zur schnellen 24-Stunden-Rotation der Erde. Dank neu Daten wissen Wissenschaftler, dass die Atmosphäre der Venus hauptsächlich aus Kohlendioxid besteht. Dies gibt der Menschheit übrigens ein Verständnis dafür, wozu die globale Erwärmung führen kann. Aufgrund der starken Hitze ist Wasser nur in der Atmosphäre des Planeten vorhanden, Daher gibt es hier keine Ozeane. Auf dem Planeten stürmen Hurrikane, und seine smogähnlichen Wolken bestehen aus Tröpfchen von Schwefelsäure (nicht aus Wasser). 

Ansicht der Venus in der Hemisphäre, wie durch mehr als gezeigtZehn Jahre Radarforschung, die 1990–1994 in der Magellan-Mission bei 180 Grad östlicher Länge gipfelte. Bildnachweis: NASA / Jet Propulsion Laboratory / USGS

Und alle Igel Venus und Erde werden oft verglichen undwerden Zwillinge genannt. Warum? Diese Frage wurde von Dmitry Titov beantwortet, einem Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau, Deutschland und Co-Autor mehrerer Artikel in der Zeitschrift Nature über die Ergebnisse von Venus Express.

Venus und Erde sind eigentlich Zwillinge, die aber bei der Geburt getrennt wurden. Die Hauptfrage ist, warum diese Zwillinge so unterschiedlich sind.

Dmitri Titow

Ein internationales Wissenschaftlerteam überträgt seit April 2006 Daten mit Venus Express, als es mit der Vermessung der Venus begann. Die Mindestentfernung zur Erde beträgt etwa 40 Millionen km.

Am Äquator der Venus befindet sich eine turbulente SchichtFred Taylor, Physiker an der Universität Oxford und interdisziplinärer Wissenschaftler, der an der Venus Express-Mission teilgenommen hat, stellt fest, dass sich der Luftstrom in höheren Breiten glättet. Die Windgeschwindigkeiten in der oberen Atmosphäre sind viel höher als auf der Erde, was teilweise auf die langsame Rotation der Venus zurückzuführen ist. Es gibt auch Hinweise auf Wirbelluftströme, die an beiden Polen Tausende von Kilometern breit sind. Sie ähneln denen, die in den Wintermonaten über den Polen der Erde auftreten.

Sonnenwinde (Ionenböen von außen).Die Atmosphäre der Sonne, die in der Lage ist, die Moleküle, auf die sie trifft, auseinanderzureißen, saugt Partikel aus der Atmosphäre der Venus auf, entwirrt ihre Atome und spuckt sie in den Weltraum aus. Feinstaub in der Erdatmosphäre wird durch ein starkes Magnetfeld weitgehend vor Sonnenwinden geschützt, was der Venus fehlt. Wissenschaftler haben beobachtet, wie leichte, geladene Teilchen – Wasserstoff- und Heliumionen – die Atmosphäre des Planeten verlassen. Doch die Forscher waren überrascht, als sie feststellten, dass auch Sauerstoff freigesetzt wurde. 

"Venus ist sehr, sehr trocken", betont DavidGrinspoon, Astrobiologe am Denver Museum of Nature and Science. Er fügt hinzu, dass das gesamte Wasser in seiner Atmosphäre etwas mehr als 2,5 cm tief wäre, wenn es sich auf der Oberfläche des Planeten befinden würde. Die Analyse des Wassers, das die Venusatmosphäre verlässt, zeigt jedoch, dass viele Wasserstoffionen tatsächlich ein stabiles Deuteriumisotop sind, das in seinem Kern aus einem Proton und einem Neutron (nicht nur einem Proton) besteht. "Die Menge an Deuterium ist ein wichtiger Schlüssel, um zu verstehen, wie viel Wasser im Laufe der Zeit verloren gegangen ist", sagt Grinspoon. Die Forscher schätzen, dass die Venus seit ihrer Entstehung mindestens einen Ozean Wasser verloren hat, basierend auf Deuteriumpartikeln, die vom Sonnenwind weggeblasen wurden.

„Diese Unterschiede sind nicht nur auf die Tatsache zurückzuführen, dass Venusist näher an der Sonne, erklärt Fred Taylor. - Jetzt wissen wir, dass das Fehlen eines schützenden Magnetfelds und unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten der Planeten auch dazu beitragen, die hohe Geschwindigkeit vieler atmosphärischer Prozesse auf der Venus sicherzustellen, die wir auf der Erde beobachten. Die neuen Daten ermöglichen es uns, ein Szenario zu konstruieren, in dem die Venus auf die gleiche Weise wie die Erde begann - möglicherweise einschließlich der bewohnbaren Umwelt vor Milliarden von Jahren - und sich dann zu dem Zustand entwickelte, den wir jetzt sehen.

Wo kann das Leben auf der Venus wohnen?

Jahrzehntelang war die Venus gegebenUrteil: Es ist eine giftige, überhitzte, erdrückende Höllenlandschaft, in der nichts überleben kann. Doch zunehmend werfen Wissenschaftler einen neuen Blick auf ihren nächsten Planetennachbarn – oder zumindest auf seine Wolken.

Neuere Forschungen erklären, wie mikrobiellDas Leben könnte in venusianischen Paaren überleben. Sollte sich die neue Hypothese jemals bestätigen, könnte dies Wissenschaftler dazu veranlassen, zu überdenken, wie und wo wir das Leben im Universum suchen.

Obwohl die Oberfläche der Venus rauen Bedingungen ausgesetzt istDruck und Temperatur sind einige Schichten ihrer Atmosphäre recht gut. Neben der Erde ist die Atmosphäre der Venus der bewohnbarste Ort im Sonnensystem, da ihr Druck und ihre Temperatur in dem uns bekannten Bereich liegen. Allerdings hätte der Mensch keine Atemluft. Auch das Problem der Schwefelsäure in der Atmosphäre, die die Atemwege und andere lebenswichtige Organe angreift, verschwindet nicht.

Künstlerisches Konzept der aktiven Vulkane aufVenus, die eine Subduktionszone darstellt, in der die Vordergrundkruste in einem topografischen Graben in das Innere des Planeten eintaucht. Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech / Peter Rubin

Trotz der harten Bedingungen fragen WissenschaftlerDie Frage ist, könnten sich einige fast unsichtbare Mikroben am Rande einer der ungeeignetsten Welten der Welt befinden, die uns bekannt sind. Winterharte Organismen wie Tardigraden können Strahlung, extreme Temperaturen, Hunger, Dehydration und sogar ein Vakuum im Weltraum überleben. Vielleicht haben sie Verwandte auf der Venus?

Carl Sagan dachte über das Leben in den Wolken der Venus nach1967 und noch vor wenigen Jahren schlugen Forscher vor, dass seltsame anomale Phänomene, die man beobachtet, wenn man den Planeten im ultravioletten Licht betrachtet, durch etwas wie Algen oder Bakterien in seiner Atmosphäre erklärt werden könnten. 

Forschung in der Zeitschrift veröffentlichtDie Astrobiologie, die leitende Astronomin Sarah Seeger vom MIT, bietet eine Variation darüber, wie der Lebenszyklus über der Venus aussehen könnte. Seeger war führend im 21. Jahrhundert bei der Suche nach Exoplaneten, Biosignaturen und ähnlichen Welten wie wir. Derzeit ist sie stellvertretende Wissenschaftsdirektorin für die Transit Exoplanet Mission der NASA (auch bekannt als TESS).

Seeger und ihre Kollegen schlagen das am meisten vorMikroben überleben wahrscheinlich über der Venus in Form von Flüssigkeitströpfchen. Aber solche Tropfen bleiben nicht an Ort und Stelle, wie Regen. Schließlich werden sie so groß, dass die Schwerkraft die Kontrolle übernimmt. Im Fall der Venus würde dies bedeuten, dass Tröpfchen mit winzigen Lebensformen in die heißeren unteren Schichten der Planetenatmosphäre fallen, wo sie unweigerlich austrocknen.

„Der einzige Weg, um auf unbestimmte Zeit zu überlebenIst ein Lebenszyklus, bei dem das mikrobielle Leben austrocknet, wenn Flüssigkeitströpfchen während des Absetzens verdampfen. Gleichzeitig stoppen kleine getrocknete "Sporen" die Atmosphäre der Venus, ihrer stagnierenden unteren Dunstschicht, und bevölkern sie teilweise “, erklären die Autoren der Studie.

Diese getrockneten Sporen treten in eine Art Winterschlaf ein, ähnlich wie Bärtierchen, und werden schließlich in die Atmosphäre gehoben und rehydriert, wodurch der Lebenszyklus fortgesetzt wird.

Dies ist jedoch nur eine Theorie.Doch die NASA erwägt sogar, die Veritas-Mission bereits im Jahr 2026 zu starten, um die Venus zu umkreisen und ihre Wolken zu untersuchen. Neue Daten von der Venus und möglicherweise neue Entdeckungen könnten bald erscheinen. Die Prognosen für den Planeten bleiben, wie schon seit einiger Zeit, bewölkt.

Wie wollte die NASA die Venus bevölkern?

Eine Reihe von Agenturen, darunter natürlich die NASA,konzentriert sich auf die Erforschung des Sonnensystems auf dem Mars. Auf den ersten Blick scheint der Mars jedoch nicht der beste Kandidat zu sein. Die Venus ist viel näher - in einer Entfernung von 38 bis 261 Millionen km im Vergleich zum Mars in einer Entfernung von 56 bis 401 Millionen km. Wie bereits erwähnt, ist dies der nächste Nachbar der Erde.

Die Venus ist auch in ihrer Größe mit der Erde vergleichbar - ihr Radius beträgt 6.052 km und die Erde 6.371 km. Zusätzlich haben die beiden Planeten eine ähnliche Dichte und chemische Zusammensetzung.

Aber alles andere macht es praktischunsichtbar für die Forschung. Obwohl die Sonden an die Oberfläche des Planeten geschickt wurden, dauerten sie höchstens zwei Stunden, bevor die Bedingungen auf der Oberfläche der Venus sie zerstörten. Diese Bedingungen umfassen den 92-fachen Luftdruck der Erde; Durchschnittstemperatur 462 Grad Celsius; extreme vulkanische Aktivität; eine extrem dichte Atmosphäre, die hauptsächlich aus Kohlendioxid mit einer geringen Menge Stickstoff besteht; und eine trübe Schicht Schwefelsäure.

Im Allgemeinen ist Venus nicht der beste Ort, um zu kolonisieren. Die NASA glaubt jedoch, eine Lösung zu haben, mit der Menschen den Planeten erkunden können - eine Wolkenstadt.

Betriebskonzept der Venus in großer Höhe(High Altitude Venus Operational Concept) - HAVOC - ist ein Konzept-Raumschiff, das vom Team des Systems Analysis and Concepts Office am Langley Research Center for Venus Exploration der NASA entwickelt wurde. Diese Rakete, die leichter als Luft ist, soll etwa 30 Tage lang über sauren Wolken bleiben und es einer Gruppe von Astronauten ermöglichen, Daten über die Atmosphäre des Planeten zu sammeln.

Während die Oberfläche der Venus kannUm einen Menschen zu zerstören, sind die Bedingungen über seinen Wolken in einer Höhe von etwa 50 km ähnlich wie auf der Erde, wenn es um das Hochfliegen geht. Der atmosphärische Druck der Venus ist vergleichbar mit dem der Erde, während die Schwerkraft nur geringfügig niedriger ist. Die Temperatur liegt bei 75 Grad Celsius, was höher ist als eine angenehme Temperatur, aber sie kann gesteuert werden. Schließlich bietet die Atmosphäre in dieser Höhe Schutz vor Sonneneinstrahlung.

Die Mission sollte mit einem Start beginneneine Robotersonde an Venus für erste Überprüfungen und Nachforschungen. Nach Erhalt dieser Daten kann die Mission mit Besatzung 30 Tage lang über den Planeten segeln. Es folgen Missionen, in denen Teams mit jeweils zwei Astronauten jeweils ein Jahr verbringen. Das ultimative Ziel ist die ständige Anwesenheit einer Person in einer fliegenden Wolkenstadt.

Die Stadt sollte mit erstellt werdenvorhandene oder nahezu vorhandene Technologien. Wenn die Mission erfolgreich wäre, könnte dies der Beginn der Bevölkerung der Kolonisierung des Universums außerhalb der Erde sein.

Die NASA plante auch, die Bedingungen der Venus auf der Erde zu schaffen – ein entsprechendes Dokument wurde bereits erstellt, das die aktuellen Fähigkeiten und Möglichkeiten zur Durchführung solcher Tests beschreibt.

„Venus selbst hat Wert als PunktZiel für Exploration und Kolonisierung, aber es ergänzt auch die aktuellen Pläne für den Mars “, sagte Chris Jones vom Langley Research Center. Wie Wissenschaftler versichern, hätte die Menschheit bei einer ersten Untersuchung der Venus einen größeren Vorteil gegenüber der Durchführung einer Mission zum Mars im menschlichen Maßstab.

Leider befindet sich das Projekt derzeit im Archiv. Wann Wissenschaftler darauf zurückkommen können, ist nicht bekannt. Die NASA gab uns jedoch die Gelegenheit zu sehen, wie die Erforschung der Venus aussehen würde.

Könnte die Venus in der Vergangenheit bewohnbar gewesen sein?

Nach Computersimulationen der AntikeLaut Wissenschaftlern des Goddard-Instituts für Weltraumforschung (GISS) der NASA in New York hatte die Venus in ihrer frühen Geschichte möglicherweise bis zu 2 Milliarden Jahre lang einen flachen Ozean aus flüssigem Wasser und bewohnbaren Oberflächentemperaturen.

Beobachtungen zeigen, dass in der fernen Vergangenheit weiterDie Venus könnte Wassermeere haben. Ein ähnliches Land-Ozean-Muster wie das obige wurde in einem Klimamodell verwendet, um zu zeigen, wie Sturmwolken die alte Venus vor starkem Sonnenlicht schützen und den Planeten bewohnbar machen konnten.

NASA

Die in Geophysical Research Letters veröffentlichten Ergebnisse wurden aus einem Modell abgeleitet, das dem Modell zur Vorhersage des zukünftigen Klimawandels auf der Erde ähnelt.

„Viele der Tools, die wir verwenden„Um den Klimawandel auf der Erde zu modellieren, kann es angepasst werden, um das Klima anderer Planeten in der Vergangenheit und Gegenwart zu untersuchen“, erklärt Michael Way, ein GISS-Forscher und Hauptautor des Papiers. „Diese Ergebnisse legen nahe, dass die antike Venus möglicherweise ein ganz anderer Ort war als heute.“

Wissenschaftler haben lange vorgeschlagen, dass Venusgebildet aus Komponenten, die denen auf der Erde ähnlich sind, aber einen anderen Entwicklungspfad eingeschlagen haben. Messungen der Pioniermission der NASA zur Venus in den 1980er Jahren deuteten zunächst darauf hin, dass der Planet ursprünglich ein Ozean gewesen sein könnte. Die Venus ist jedoch näher an der Sonne als die Erde und empfängt viel mehr Licht, Energie und Strahlung. Infolgedessen verdampfte der frühe Ozean des Planeten, Wasserdampfmoleküle wurden durch ultraviolette Strahlung zerstört und Wasserstoff flog in den Weltraum. Ohne Wasser auf der Oberfläche baut sich Kohlendioxid in der Atmosphäre auf, was zu dem Treibhauseffekt führt, der die gegenwärtigen Bedingungen geschaffen hat.

Frühere Untersuchungen haben gezeigt, wieDer Planet dreht sich schnell um seine Achse und beeinflusst, ob er ein für das Leben geeignetes Klima hat. Ein Tag auf der Venus entspricht 117 Erdentagen. Bis vor kurzem wurde angenommen, dass für die heutige langsame Drehzahl des Planeten eine dichte Atmosphäre erforderlich ist, die der der modernen Venus ähnelt. Neuere Studien haben jedoch gezeigt, dass eine dünne Atmosphäre ähnlich der der modernen Erde das gleiche Ergebnis hätte erzielen können. Dies bedeutet, dass die alte Venus mit einer terrestrischen Atmosphäre dieselbe Drehzahl haben könnte wie heute.

Ein weiterer Faktor, der das Klima des Planeten beeinflusst, istDas ist Topographie. Das GISS-Team postulierte, dass es auf der alten Venus mehr Land als auf der Erde gab, insbesondere in den Tropen. Dies begrenzt die aus den Ozeanen verdampfte Wassermenge und damit den Treibhauseffekt von Wasserdampf. Diese Art von Oberfläche scheint ideal für die Besiedlung von Planeten zu sein; Es sieht so aus, als gäbe es genug Wasser, um eine Fülle von Leben zu unterstützen, und genug Land, um den Planeten für Veränderungen zu desensibilisieren, die mit dem einfallenden Sonnenlicht verbunden sind.

Way und seine Kollegen bei GISS simulieren Bedingungenhypothetische frühe Venus mit einer Atmosphäre ähnlich der der Erde, mit einem Tag, der dem aktuellen Tag der Venus entspricht, und einem flachen Ozean nach frühen Daten des Pioneer-Raumfahrzeugs. Die Forscher fügten Informationen über die Topographie der Venus aus Radarmessungen hinzu, die von der Magellan-Mission der NASA in den 1990er Jahren durchgeführt wurden, und füllten das Tiefland mit Wasser, wobei die Bergregionen wie die Kontinente der Venus freigelegt blieben. Die Studie berücksichtigte auch die alte Sonne, die 30 Prozent dunkler war. Trotzdem erhielt die alte Venus immer noch etwa 40% mehr Sonnenlicht als die Erde heute.

Die Studie wurde im Rahmen des NASA-Programms durchgeführtPlanetary Science Astrobiology als Teil des Programms Nexus for Exoplanet System Science (NExSS), das darauf abzielt, die Suche nach Leben auf Planeten zu beschleunigen, die andere Sterne oder Exoplaneten umkreisen, indem Ideen aus den Bereichen der Astrophysik kombiniert werden. Planetologie, Heliophysik und Geowissenschaften. Die Ergebnisse sind von direkter Relevanz für zukünftige NASA-Missionen wie den Transit-Exoplaneten-Satelliten und das James Webb-Weltraumteleskop, die versuchen werden, mögliche bewohnbare Planeten zu lokalisieren und ihre Atmosphäre zu charakterisieren.

Zukünftige Missionen zur Venus

Wie funktionieren diese „Schwesterplaneten“ – Erde undVenus – so unterschiedlich entwickelt, ist seit Jahrzehnten eine brennende wissenschaftliche Frage, und eine geplante Mission namens VERITAS zielt darauf ab, Antworten zu liefern, indem sie unser Verständnis der inneren Geodynamik, die den Planeten geformt hat, verändert. Die Mission könnte Einblicke in die Entwicklung unseres eigenen Planeten geben und uns sogar dabei helfen, die umkreisenden Gesteinsplaneten besser zu verstehenAndereSterne

VERITAS wird für die Auswahl innerhalb berücksichtigtNASA Discovery Program und wird vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien betrieben. Die Projektpartner sind Lockheed Martin, die italienische Weltraumorganisation, die deutsche Weltraumagentur und die französische Weltraumagentur.

„Venus ist daher wie ein kosmisches GeschenkUnfälle, sagte Suzanne Smrekar, VERITAS Principal Investigator bei JPL. "Sie haben diese beiden Planetenkörper - Erde und Venus, die fast auf die gleiche Weise begonnen haben, aber zwei völlig unterschiedliche Entwicklungspfade durchlaufen haben, aber wir wissen nicht warum."

Die neueste Mission zur Erforschung der Oberfläche des Planeten,Das Magellan-Raumschiff der NASA wurde 1994 fertiggestellt. Obwohl er einige Hinweise auf die Geologie der Venus gab, waren die Instrumente nicht in der Lage, verlässliche Informationen über den Ursprung vieler Merkmale der Planetenoberfläche zu liefern.

VERITAS wird für den Start im Jahr 2026 vorgeschlagenDrehen Sie sich um den Planeten und beobachten Sie mithilfe eines leistungsstarken modernen Radarsystems durch schattige Wolken, um dreidimensionale globale Karten und ein Spektrometer im nahen Infrarotbereich zu erstellen, um herauszufinden, woraus die Oberfläche besteht. Es würde auch das Gravitationsfeld des Planeten messen, um die Struktur des Inneren der Venus zu bestimmen. Zusammen können diese Werkzeuge Hinweise auf die vergangenen und gegenwärtigen geologischen Prozesse des Planeten vom Kern bis zur Oberfläche geben.

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