Wenus - „kwaśny” bliźniak Ziemi
Wenus jest podobna do Ziemi pod względem wielkości i składu chemicznego. Ta para
Temperatura powierzchni Wenus waha się wokółPrzy temperaturze 465 stopni Celsjusza ciśnienie powierzchniowe jest około 90 razy większe od ziemskiego (porównywalne z ciśnieniem kilometra pod poziomem morza. Okres rotacji najbliższego sąsiada Ziemi wynosi 243 dni, w przeciwieństwie do szybkiej 24-godzinnej rotacji Ziemi. Dzięki nowym danych naukowcy wiedzą, że atmosfera Wenus składa się głównie z dwutlenku węgla. To, nawiasem mówiąc, daje ludzkości zrozumienie, do czego może doprowadzić globalne ocieplenie. Ze względu na intensywne ciepło woda występuje tylko w atmosferze planety, więc nie ma tu oceanów. Na planecie szaleją huragany, a jej przypominające smog chmury składają się z kropelek kwasu siarkowego (nie wody).
Widok Wenus na półkuli, jak pokazuje więcej niżDziesięcioletnie badania radarowe, których kulminacją była misja Magellana w latach 1990-1994, centrum znajduje się na 180 stopniach długości geograficznej wschodniej. Źródło: NASA / Laboratorium Napędów Odrzutowych / USGS
I wszystkie jeże Wenus i Ziemia są często porównywane inazywane są bliźniakami. Dlaczego? Odpowiedzi na to pytanie udzielił Dmitrij Titow, naukowiec z Instytutu Badań nad Układem Słonecznym Maxa Plancka w Katlenburg-Lindau w Niemczech i współautor kilku artykułów w czasopiśmie Nature na temat odkryć Venus Express.
Wenus i Ziemia to w rzeczywistości bliźnięta, ale rozdzielone po urodzeniu. Główne pytanie brzmi, dlaczego te bliźniaki są tak różne.
Dmitrij Titow
Międzynarodowy zespół naukowców przesyła strumieniowo dane do Venus Express od kwietnia 2006 r., Kiedy to rozpoczął badania Wenus. Jego minimalna odległość od Ziemi wynosi około 40 milionów km.
Na równiku Wenus jest warstwa burzliwaprzepływ powietrza, który wygładza się na wyższych szerokościach geograficznych, zauważa Fred Taylor, fizyk z University of Oxford i interdyscyplinarny naukowiec, który uczestniczył w misji Venus Express. Prędkości wiatru w górnych warstwach atmosfery są znacznie wyższe niż na Ziemi, częściowo z powodu powolnej rotacji Wenus. Istnieją również dowody na wirowe prądy powietrzne o szerokości tysięcy kilometrów na obu biegunach. Są podobne do tych, które występują nad biegunami Ziemi w miesiącach zimowych.
Wiatry słoneczne (podmuchy jonów z zewnątrzAtmosfera Słońca, zdolna do rozrywania napotykanych cząsteczek) zasysa cząstki z atmosfery Wenus, rozplątuje ich atomy i wyrzuca je w przestrzeń kosmiczną. Cząstki stałe w ziemskiej atmosferze są w dużej mierze chronione przed wiatrami słonecznymi przez silne pole magnetyczne, czego brakuje Wenus. Naukowcy zaobserwowali lekkie, naładowane cząstki – jony wodoru i helu – opuszczające atmosferę planety. Jednak badacze byli zaskoczeni odkryciem, że uwolniony został także tlen.
„Wenus jest bardzo, bardzo sucha” - podkreśla DavidGrinspoon, astrobiolog z Denver Museum of Nature and Science. Dodaje, że cała woda w jego atmosferze miałaby nieco ponad 2,5 cm głębokości, gdyby znajdowała się na powierzchni planety. Jednak analiza wody opuszczającej atmosferę Wenus pokazuje, że wiele jonów wodoru jest w rzeczywistości stabilnym izotopem deuteru, który składa się z protonu i neutronu (nie tylko protonu) w jądrze. „Ilość deuteru jest ważnym kluczem do zrozumienia, ile wody zostało utracone w czasie” - mówi Grinspoon. Naukowcy szacują, że Wenus straciła co najmniej ocean wody od czasu jej powstania, na podstawie cząstek deuteru zdmuchniętych przez wiatr słoneczny.
„Te różnice wynikają nie tylko z faktu, że Wenusjest bliżej Słońca, wyjaśnia Fred Taylor. - Teraz wiemy, że brak ochronnego pola magnetycznego i różne prędkości obrotowe planet odgrywają również rolę w zapewnieniu dużej prędkości wielu procesów atmosferycznych na Wenus, które obserwujemy na Ziemi. Nowe dane pozwalają nam skonstruować scenariusz, w którym Wenus rozpoczęła się w taki sam sposób jak Ziemia - prawdopodobnie obejmując środowisko nadające się do zamieszkania miliardy lat temu - a następnie ewoluowała do stanu, który obserwujemy teraz.
Gdzie życie może mieszkać na Wenus?
Przez dziesięciolecia Wenus była danaWerdykt: To toksyczne, przegrzane i miażdżące piekło, w którym nic nie może przetrwać. Jednak coraz częściej naukowcy w nowy sposób przyglądają się swojej najbliższej sąsiadce planetarnej – lub przynajmniej jej obłokom.
Najnowsze badania wyjaśniają, w jaki sposób bakterieżycie mogło przetrwać w wenusjańskich parach. Jeśli nowa hipoteza zostanie kiedykolwiek potwierdzona, może skłonić naukowców do ponownej oceny, w jaki sposób i gdzie szukamy życia we wszechświecie.
Chociaż powierzchnia Wenus jest narażona na trudne warunkiciśnienie i temperatura, niektóre warstwy jej atmosfery są całkiem dobre. Oprócz Ziemi, atmosfera Wenus jest najbardziej nadającym się do zamieszkania miejscem w Układzie Słonecznym, ponieważ jej ciśnienie i temperatura mieszczą się w znanym nam zakresie. Jednak ludzie nie mieliby powietrza do oddychania. Nie znika również problem kwasu siarkowego w atmosferze, który powoduje korozję układu oddechowego i innych ważnych narządów.
Artystyczna koncepcja aktywnych wulkanów naWenus, przedstawiająca strefę subdukcji, w której skorupa pierwszego planu zanurza się we wnętrzu planety w topograficznym rowie. Źródło: NASA / JPL-Caltech / Peter Rubin
Mimo trudnych warunków pytają naukowcypytanie brzmi, czy jakieś prawie niewidoczne mikroby mogą znajdować się na skraju jednego z najbardziej nieodpowiednich światów, jakie znamy? Odporne organizmy, takie jak niesporczaki, mogą przetrwać promieniowanie, ekstremalne temperatury, głód, odwodnienie, a nawet próżnię kosmiczną. Może mają krewnych na Wenus?
Carl Sagan pomyślał o życiu w chmurach Wenusw 1967 roku i zaledwie kilka lat temu badacze zasugerowali, że dziwne, anomalne zjawiska zaobserwowane podczas oglądania planety w świetle ultrafioletowym można wytłumaczyć obecnością w jej atmosferze glonów lub bakterii.
Badania opublikowane w czasopiśmieAstrobiologia, wiodąca astronomka Sarah Seeger z MIT, oferuje wariację na temat tego, jak mógłby wyglądać cykl życia na Wenus. Seeger był liderem XXI wieku w poszukiwaniu egzoplanet, biosygnatur i światów podobnych do naszego. Obecnie jest zastępcą dyrektora ds. Nauki w misji NASA Transit Exoplanet (znanej również jako TESS).
Seeger i jej koledzy sugerują, że najbardziejprawdopodobną drogą przetrwania drobnoustrojów nad Wenus są kropelki cieczy. Ale takie krople nie pozostają na miejscu, jak deszcz. W końcu rosną tak duże, że grawitacja przejmuje kontrolę. W przypadku Wenus oznaczałoby to, że kropelki zawierające maleńkie formy życia wpadają do gorętszych niższych warstw atmosfery planety, gdzie nieuchronnie wysychają.
„Jedyny sposób na przetrwanie w nieskończonośćTo cykl życia, który obejmuje wysychanie mikroorganizmów, gdy kropelki cieczy parują podczas osiadania. W tym samym czasie małe wysuszone „zarodniki” zatrzymują i częściowo zasiedlają atmosferę Wenus, jej stagnację, dolną warstwę zamglenia ”- wyjaśniają autorzy badania.
Te wysuszone zarodniki wejdą w rodzaj fazy hibernacji, podobnej do tej, którą potrafią niesporczaki, i ostatecznie zostaną uniesione do atmosfery i ponownie nawodnione, kontynuując cykl życiowy.
Jest to jednak tylko teoria.Jednak NASA rozważa nawet wystrzelenie misji Veritas już w 2026 roku, aby okrążyć Wenus w celu zbadania jej chmur. Już wkrótce mogą pojawić się nowe dane z Wenus i być może nowe odkrycia. Prognozy dla planety pozostają, tak jak od jakiegoś czasu, pochmurne.
Jak NASA planowała zaludnić Wenus?
Szereg agencji, w tym oczywiście NASA,koncentruje wysiłki na zbadaniu Układu Słonecznego na Marsie. Jednak na pierwszy rzut oka Mars nie wydaje się najlepszym kandydatem. Wenus jest znacznie bliżej - w odległości od 38 mln do 261 mln km w porównaniu do Marsa w odległości 56-401 mln km. Jak już wspomniano, jest to najbliższy sąsiad Ziemi.
Wenus jest również porównywalna pod względem wielkości do Ziemi - jej promień wynosi 6052 km, a Ziemia - 6 371 km. Ponadto obie planety mają podobną gęstość i skład chemiczny.
Ale wszystko inne sprawia, że praktycznieniewidoczne dla badań. Chociaż sondy zostały wysłane na powierzchnię planety, wytrzymały najwyżej dwie godziny, zanim warunki na powierzchni Wenus je zniszczyły. Warunki te obejmują ciśnienie atmosferyczne, 92 razy większe niż na Ziemi; średnia temperatura 462 stopnie Celsjusza; ekstremalna aktywność wulkaniczna; wyjątkowo gęsta atmosfera złożona głównie z dwutlenku węgla z niewielką ilością azotu; i mętna warstwa kwasu siarkowego.
Ogólnie Wenus nie jest najlepszym miejscem do kolonizacji. Jednak NASA uważa, że ma rozwiązanie, które wyśle ludzi do eksploracji planety - miasta w chmurze.
Koncepcja operacyjna Wenus na dużej wysokości(Koncepcja operacyjna Wenus na dużej wysokości) - HAVOC - jest statkiem kosmicznym opracowanym przez zespół Systems Analysis and Concepts Office w Langley Research Center for Venus Exploration w NASA. Ta lżejsza od powietrza rakieta zostanie zaprojektowana tak, aby pozostawać nad kwaśnymi chmurami przez około 30 dni, umożliwiając grupie astronautów zbieranie danych o atmosferze planety.
Podczas gdy powierzchnia Wenus możeaby zniszczyć człowieka, warunki nad chmurami na wysokości około 50 km są podobne do tych na Ziemi, kiedy dochodzi do szybowania. Ciśnienie atmosferyczne Wenus jest porównywalne z ziemskim, podczas gdy grawitacja jest tylko nieznacznie niższa. Temperatura wynosi około 75 stopni Celsjusza, czyli jest wyższa niż temperatura komfortowa, ale można ją kontrolować. Wreszcie atmosfera na tej wysokości zapewnia ochronę przed promieniowaniem słonecznym.
Misja miała rozpocząć się od startuzautomatyzowaną sondę na Wenus w celu wstępnych kontroli i badań. Po otrzymaniu tych danych misja z załogą może spędzić 30 dni na żeglowaniu po planecie; po których nastąpią misje, w których zespoły złożone z dwóch astronautów spędzi rok. Ostatecznym celem jest stała obecność osoby w latającym mieście chmur.
Miasto miało powstać za pomocąistniejące lub prawie istniejące technologie. Gdyby misja zakończyła się sukcesem, mógłby to być początek kolonizacji wszechświata poza Ziemią przez populację.
NASA planowała także stworzenie warunków Wenus na Ziemi – przygotowano już odpowiedni dokument, który opisuje aktualne możliwości i możliwości przeprowadzenia właśnie takich testów.
„Sama Wenus ma wartość jako punktmiejsce eksploracji i kolonizacji, ale uzupełnia również obecne plany dotyczące Marsa ”- powiedział Chris Jones z Langley Research Center. Jak zapewniają naukowcy, gdyby Wenus była badana po raz pierwszy, ludzkość miałaby większą przewagę nad realizacją misji na Marsa na ludzką skalę.
Niestety projekt jest obecnie w archiwum. Nie wiadomo, kiedy naukowcy będą mogli do niego wrócić. Jednak NASA dała nam możliwość zobaczenia, jak będzie wyglądać eksploracja Wenus.
Czy w przeszłości Wenus nadawała się do zamieszkania?
Według symulacji komputerowych starożytnychWedług naukowców z Goddard Institute for Space Research (GISS) NASA w Nowym Jorku, Wenus mogła mieć płytki ocean wody w stanie ciekłym i zdatną do zamieszkania temperaturę powierzchniową nawet przez 2 miliardy lat swojej wczesnej historii.
Obserwacje pokazują, że w odległej przeszłościWenus może mieć oceany wodne. Podobny wzór ląd-ocean, jak powyższy, został użyty w modelu klimatycznym, aby pokazać, jak chmury burzowe mogły chronić starożytną Wenus przed silnym światłem słonecznym i sprawić, że planeta nadawała się do zamieszkania.
NASA
Wyniki, opublikowane w Geophysical Research Letters, pochodzą z modelu podobnego do modelu używanego do przewidywania przyszłych zmian klimatu na Ziemi.
„Wiele narzędzi, których używamydo modelowania zmian klimatycznych na Ziemi, można zaadaptować do badania klimatu innych planet, zarówno przeszłych, jak i obecnych, wyjaśnia Michael Way, badacz GISS i główny autor artykułu. „Wyniki te sugerują, że starożytna Wenus mogła być zupełnie innym miejscem niż obecnie”.
Naukowcy od dawna sugerowali, że Wenuspowstały z komponentów podobnych do tych na Ziemi, ale podążały inną ścieżką ewolucyjną. Pomiary przeprowadzone przez pionierską misję NASA na Wenus w latach 80. po raz pierwszy sugerowały, że planeta mogła pierwotnie mieć ocean. Jednak Wenus jest bliżej Słońca niż Ziemia i otrzymuje znacznie więcej światła, energii i promieniowania. W rezultacie wczesny ocean planety wyparował, cząsteczki pary wodnej zostały zniszczone przez promieniowanie ultrafioletowe, a wodór poleciał w kosmos. Bez wody na powierzchni, dwutlenek węgla gromadzi się w atmosferze, co prowadzi do efektu cieplarnianego, który stworzył obecne środowisko.
Poprzednie badania wykazały, że takplaneta szybko obraca się wokół własnej osi, wpływa na to, czy ma klimat sprzyjający życiu. Dzień na Wenus to 117 dni ziemskich. Do niedawna zakładano, że aby planeta miała dzisiejszą niską prędkość obrotową, wymagana jest gęsta atmosfera, podobna do tej współczesnej Wenus. Jednak nowsze badania wykazały, że cienka atmosfera podobna do tej na współczesnej Ziemi mogła dać ten sam wynik. Oznacza to, że starożytna Wenus z ziemską atmosferą mogła mieć taką samą prędkość obrotową jak dzisiaj.
Innym czynnikiem wpływającym na klimat planety jestto jest topografia. Zespół GISS postulował, że na starożytnej Wenus było więcej lądu niż na Ziemi, zwłaszcza w tropikach. Ogranicza to ilość wody odparowywanej z oceanów, aw rezultacie efekt cieplarniany pary wodnej. Ten rodzaj powierzchni wydaje się być idealny do zamieszkania na planetach; wygląda na to, że było wystarczająco dużo wody, aby utrzymać obfitość życia i wystarczająco dużo ziemi, aby znieczulić planetę na zmiany związane z napływającym światłem słonecznym.
Way i jego koledzy z GISS przeprowadzili symulację warunkówhipotetyczna wczesna Wenus z atmosferą podobną do ziemskiej, z dniem równym dzisiejszemu dniu Wenus i płytkim oceanem według wczesnych danych z sondy Pioneer. Naukowcy dodali informacje o topografii Wenus z pomiarów radarowych wykonanych przez misję NASA Magellan w latach 90. XX wieku i wypełnili niziny wodą, pozostawiając regiony górskie nagie jak kontynenty Wenus. W badaniu uwzględniono również starożytne słońce, które było o 30 procent słabsze. Mimo to starożytna Wenus nadal otrzymywała około 40% więcej światła słonecznego niż Ziemia dzisiaj.
Badanie zostało przeprowadzone w ramach programu NASAPlanetary Science Astrobiology w ramach programu Nexus for Exoplanet System Science (NExSS), którego celem jest przyspieszenie poszukiwań życia na planetach krążących wokół innych gwiazd lub egzoplanet, poprzez łączenie pomysłów z pól astrofizycznych. planetologia, heliofizyka i nauki o Ziemi. Odkrycia mają bezpośrednie znaczenie dla przyszłych misji NASA, takich jak tranzytujący satelita egzoplanety i Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, który spróbuje zlokalizować planety nadające się do zamieszkania i scharakteryzować ich atmosfery.
Przyszłe misje na Wenus
W jaki sposób te „siostrzane planety” — Ziemia i...Wenus – tak odmienna ewolucja – od dziesięcioleci stanowi palące pytanie naukowe, a proponowana misja o nazwie VERITAS ma na celu dostarczenie odpowiedzi poprzez zmianę naszego zrozumienia wewnętrznej geodynamiki, która ukształtowała planetę. Misja może zapewnić wgląd w ewolucję naszej planety, a nawet pomóc nam lepiej zrozumieć krążące wokół niej planety skalisteinnigwiazdy
VERITAS jest rozważany do wyboru w ramachNASA Discovery Program i będzie obsługiwany przez Jet Propulsion Laboratory NASA w południowej Kalifornii. Partnerami projektu są Lockheed Martin, Włoska Agencja Kosmiczna, Niemiecka Agencja Kosmiczna i Francuska Agencja Kosmiczna.
„W rezultacie Wenus jest jak kosmiczny darwypadków, powiedziała Suzanne Smrekar, główny badacz VERITAS w JPL. „Masz te dwa ciała planetarne - Ziemię i Wenus, które zaczęły się prawie w ten sam sposób, ale przeszły dwiema zupełnie różnymi ścieżkami ewolucyjnymi, ale nie wiemy dlaczego”.
Najnowsza misja eksploracji powierzchni planety,Sonda kosmiczna Magellan NASA, ukończona w 1994 roku. Chociaż podał kilka wskazówek dotyczących geologii Wenus, instrumenty nie były w stanie dostarczyć wiarygodnych informacji o pochodzeniu wielu cech powierzchni planety.
VERITAS, który ma wystartować w 2026 r., Będziekrążą wokół planety i obserwują przez zacienione chmury za pomocą potężnego nowoczesnego systemu radarowego do tworzenia trójwymiarowych map globalnych i spektrometru w bliskiej podczerwieni, aby dowiedzieć się, z czego wykonana jest powierzchnia. Zmierzyłby również pole grawitacyjne planety, aby określić strukturę wnętrza Wenus. Razem te narzędzia mogą dostarczyć wskazówek na temat przeszłych i obecnych procesów geologicznych planety, od jej jądra po powierzchnię.
Czytaj także
Rosyjska szczepionka przeciwko COVID-19 weszła do cywilnego obrotu, ale jest na nią wiele skarg
W 3. dniu choroby większość pacjentów z COVID-19 traci zmysł węchu i często cierpi na katar
Naukowcy odkryli, dlaczego dzieci są najbardziej niebezpiecznymi nosicielami COVID-19