Venus - Jordens "sura" tvilling
Venus liknar jorden i storlek och kemisk sammansättning.
Venus yttemperatur svävar runt 465 grader Celsius, och dess yttryck är cirka 90 gånger jordens (jämförbart med trycket en kilometer under havsytan).När det gäller jordens närmaste granne tar rotationsperioden runt dess axel243 dygn, i motsats till jordens snabba 24-timmarsrotation.Tack vare de nya uppgifterna vet forskarna att Venus atmosfär består avDetta ger för övrigt mänskligheten en uppfattning om vad det kan leda till.På grund av den extrema värmen finns vatten bara i planetens atmosfär, så det finns ingenPlaneten stormas av orkaner, och dess smogliknande moln består avfrån droppar svavelsyra (inte vatten).
Vy över Venus på halvklotet, som visas av mer äntio år av radarforskning, som kulminerade i Magellan-uppdraget 1990-1994, ligger centrum på 180 grader östlig longitud. Bildkredit: NASA / Jet Propulsion Laboratory / USGS
Venus och jorden jämförs ofta och kallasDenna fråga besvarades av Dmitry Titov, forskare vid Max Planck-institutet för solsystemforskning i Katlenburg-Lindau, Tyskland, och medförfattareflera artiklar i tidskriften Nature om Venus Express-fynden.
Venus och jorden är faktiskt tvillingar, men som separerades vid födseln. Huvudfrågan är varför dessa tvillingar är så olika.
Dmitrij Titov
Ett internationellt forskargrupp har strömmat data med Venus Express sedan april 2006, då det började kartlägga Venus. Dess minsta avstånd till jorden är cirka 40 miljoner km.
Vid ekvatorn i Venus finns ett lager av turbulentluftflöde som släpper ut vid högre breddgrader, konstaterar Fred Taylor, en fysiker vid Oxford University och en tvärvetenskaplig forskare som deltog i Venus Express-uppdraget. Vindhastigheter i den övre atmosfären är mycket högre än på jorden, delvis på grund av Venus tröga rotation. Det finns också bevis för virvelströmmar som är tusentals kilometer breda vid båda polerna. De liknar de som förekommer över jordens poler under vintermånaderna.
Solvindar (vindbyar av joner från solens yttre atmosfär som kan slita sönder molekylerna de kolliderar med) suger inpartiklar i Venus atmosfär nystar upp sina atomer och spottar ut dem i rymden.Partiklar i jordens atmosfär är till stor del skyddade frånsolvindar med ett starkt magnetfält, som Venus saknar så mycket.Forskare har observerat ljus, laddade partiklar – väte- och heliumjoner – som lämnar planetens atmosfär.Men forskarna blev förvånade över att också hitta en syreproduktion.
"Venus är väldigt, väldigt torr", betonar DavidGrinspoon, en astrobiolog vid Denver Museum of Nature and Science. Han tillägger att allt vattnet i atmosfären skulle vara drygt 2,5 cm djupt om det fanns på planetens yta. Analys av vattnet som lämnar Venus atmosfär visar dock att många av vätejonerna faktiskt är en stabil isotop av deuterium, som består av en proton och en neutron (inte bara en proton) i dess kärna. "Mängden deuterium är en viktig nyckel för att förstå hur mycket vatten som har gått förlorat över tiden", säger Grinspoon. Forskarna uppskattar att Venus har tappat åtminstone ett hav av vatten sedan det bildades, baserat på deuteriumpartiklar som blåses bort av solvinden.
”Dessa skillnader beror inte bara på att Venusär närmare solen, förklarar Fred Taylor. - Nu vet vi att frånvaron av ett skyddande magnetfält och olika rotationshastigheter för planeterna också spelar en roll för att säkerställa den höga hastigheten för många atmosfäriska processer på Venus som vi observerar på jorden. De nya uppgifterna gör det möjligt för oss att konstruera ett scenario där Venus började på samma sätt som jorden - eventuellt inklusive bebodd miljö för miljarder år sedan - och sedan utvecklades till det tillstånd vi ser nu.
Var kan livet leva på Venus?
I årtionden har Venus bedömts vara ett giftigt, överhettat, förkrossande där ingenting kanMen i allt högre grad riktar forskarna sin uppmärksamhet mot den närmaste planetariska grannenEn ny blick – eller åtminstone en titt på molnen .
Ny forskning förklarar hur mikrobielllivet kunde överleva i venusiska par. Om den nya hypotesen någonsin bekräftas kan den uppmana forskare att ompröva hur och var vi söker liv i universum.
Även om Venus yta utsätts för hårda tryck och temperaturer, är vissa lager av dess atmosfär ganska bra. Bortsett från jorden är Venus atmosfär den mest beboeliga platsen i solsystemet, eftersom dess tryck och temperatur ligger i det intervall vi är vana vid. Men människan skulle inte ha luft att andas.Problemet med svavelsyra i atmosfären, som fräter på andningsorganen och andra vitala organ, försvinner inte heller.
Konstnärligt begrepp med aktiva vulkaner påVenus, som visar en subduktionszon där förgrundskorpan störtar in i planetens inre i en topografisk dike. Bildkredit: NASA / JPL-Caltech / Peter Rubin
Trots de hårda förhållandena frågar forskarefrågan är, kan några nästan osynliga mikrober vara i utkanten av en av de mest olämpliga världarna vi känner till? Hardy organismer som tardigrader kan överleva strålning, extrema temperaturer, hunger, uttorkning och till och med vakuum i rymden. Kanske har de släktingar på Venus?
Carl Sagan spekulerade om liv i Venus moln redan 1967, men bara för några år sedanForskare har föreslagit att märkliga anomala fenomen som observeras när man tittar på planeten i ultraviolett ljus kanförklaras av något som alger eller bakterier i dess atmosfär.
Forskning publicerad i tidskriftenAstrobiologi, ledande astronom Sarah Seeger från MIT, erbjuder en variation på hur livscykeln över Venus kan se ut. Seeger har varit en ledare på 2000-talet i sökandet efter exoplaneter, biosignaturer och världar som liknar vår. Hon är för närvarande biträdande vetenskapsdirektör för NASA: s Transit Exoplanet Mission (även känd som TESS).
Seeger och hennes kollegor föreslår att det mestdet troliga sättet för mikrober att överleva över Venus är i form av flytande droppar. Men sådana droppar stannar inte på plats, som regn. Så småningom blir de så stora att tyngdkraften tar över. I fallet med Venus skulle detta innebära att droppar som innehåller små livsformer faller i de hetare nedre lagren av planetens atmosfär, där de oundvikligen torkar upp.
”Det enda sättet att överleva på obestämd tidÄr en livscykel som innebär uttorkning av mikrobiell livslängd när flytande droppar avdunstar under sedimentering. Samtidigt stoppar små uttorkade "sporer" och fyller delvis atmosfären i Venus, dess stillastående nedre lager av dis, förklarar författarna till studien.
Dessa torkade sporer kommer att gå in i en slags vilolägesfas, liknande vad som kangör trögkrypare, och kommer så småningom att lyftas upp i atmosfären och rehydreras, vilket fortsätter livscykeln.
Och ändå överväger NASA till och medmöjligheten att redan 2026 skjuta upp ett Veritas-uppdrag i Venus omloppsbana för att studera dess moln.Snart kan det finnas nya data från Venus och möjligen nya upptäckter.Prognosen för planeten är fortfarande vag, vilket den har varit under en längre tid.
Hur planerade NASA att fylla Venus?
Ett antal byråer, inklusive naturligtvis NASA,koncentrerar sig på att utforska solsystemet på Mars. Vid första anblicken verkar dock Mars inte som den bästa kandidaten. Venus är mycket närmare - på ett avstånd av 38 miljoner till 261 miljoner km jämfört med Mars på ett avstånd av 56-401 miljoner km. Som redan nämnts är detta jordens närmaste granne.
Venus är också jämförbar i storlek med jorden - dess radie är 6.052 km och jorden är 6.371 km. Dessutom har de två planeterna liknande densitet och kemisk sammansättning.
Men allt annat gör det praktisktosynlig för forskning. Även om sonderna skickades till planetens yta, varade de högst två timmar innan förhållandena på Venus-ytan förstörde dem. Dessa förhållanden inkluderar atmosfärstryck 92 gånger jordens; medeltemperatur 462 grader Celsius; extrem vulkanisk aktivitet; en extremt tät atmosfär som huvudsakligen består av koldioxid med en liten mängd kväve; och ett grumligt skikt av svavelsyra.
I allmänhet är Venus inte det bästa stället att kolonisera. Men NASA tror att de har en lösning för att skicka människor att utforska planeten - en molnstad.
Högt höjd Venus operativt koncept(High Altitude Venus Operational Concept) - HAVOC - är ett koncept rymdfarkost utvecklat av teamet för systemanalys och konceptkontor vid NASAs Langley Research Center for Venus Exploration. Denna raket som är lättare än luft kommer att utformas för att hålla sig över sura moln i cirka 30 dagar, så att en grupp astronauter kan samla in data om planetens atmosfär.
Medan Venus-ytan kanför att förstöra en person liknar förhållandena ovanför molnen på en höjd av cirka 50 km de som finns på jorden när det gäller höjning. Venus atmosfärstryck är jämförbart med jordens, medan gravitationen bara är något lägre. Temperaturen är cirka 75 grader Celsius, vilket är högre än en behaglig temperatur, men denna temperatur kan kontrolleras. Slutligen ger atmosfären på denna höjd skydd mot solstrålning.
Uppdraget skulle börja med en lanseringen robotprob till Venus för inledande kontroller och forskning. Efter att ha fått dessa uppgifter kan det besatta uppdraget tillbringa 30 dagar på att segla över planeten; som kommer att följas av uppdrag där team med två astronauter kommer att tillbringa ett år vardera. Det yttersta målet är en ständig närvaro av en person i en flygande molnstad.
Staden planerades skapas medbefintlig eller nästan befintlig teknik. Om uppdraget lyckades kan det vara början på befolkningen i koloniseringen av universum utanför jorden.
NASA planerade också att skapa förhållandena för Venus på jorden - ett motsvarande dokument har redan utarbetats, som beskriver den nuvarande kapaciteten och möjligheterna att utföra just sådana tester.
”Venus själv har värde som poängdestination för utforskning och kolonisering, men det kompletterar också nuvarande planer för Mars, säger Chris Jones från Langley Research Center. Som forskare försäkrar skulle mänskligheten ha större fördel om genomförandet av ett uppdrag till Mars i mänsklig skala om Venus först studerades.
Tyvärr finns projektet för närvarande i arkivet. När forskare kommer att kunna återvända till det är det inte känt. Men NASA gav oss möjlighet att se hur utforskningen av Venus skulle se ut.
Kan Venus ha varit beboelig tidigare?
Enligt datorsimuleringar av det antikaEnligt forskare från NASA: s Goddard Institute for Space Research (GISS) i New York kan Venus ha haft ett grunt hav av flytande vatten och beboeliga yttemperaturer i upp till 2 miljarder år av sin tidiga historia.
Observationer visar att i det avlägsna förflutna påVenus kan ha vattenhav. Ett liknande land-havsmönster, som det ovan, användes i en klimatmodell för att visa hur stormmoln kunde ha skyddat forntida Venus från starkt solljus och gjort planeten beboelig.
NASA
Resultaten, publicerade i Geophysical Research Letters, erhölls med en modell som liknar den som används för att förutsäga framtida klimatförändringar på jorden.
"Många av verktygen vi använderatt modellera klimatförändringar på jorden, kan anpassas för att studera klimatet på andra planeter, både förr och nu, förklarar Michael Way, en GISS-forskare och huvudförfattare till artikeln. "Dessa resultat tyder på att antika Venus kan ha varit en helt annan plats än den är idag."
Forskare har länge föreslagit att Venusbildade av komponenter som liknar de på jorden, men följde en annan evolutionär väg. Mätningar som utfördes av NASAs pionjäruppdrag till Venus på 1980-talet föreslog först att planeten ursprungligen kunde ha varit ett hav. Venus är dock närmare solen än jorden och får mycket mer ljus, energi och strålning. Som ett resultat avdunstade planetens tidiga hav, vattenångmolekyler förstördes av ultraviolett strålning och väte flög ut i rymden. Med inget vatten kvar på ytan byggs koldioxid upp i atmosfären, vilket leder till växthuseffekten som har skapat den nuvarande miljön.
Tidigare forskning har visat att hurplaneten kretsar snabbt runt sin axel, påverkar om den har ett klimat som är lämpligt för livet. En dag på Venus är lika med 117 jorddagar. Fram till nyligen antogs att för att planeten skulle ha dagens långsamma rotationshastighet krävdes en tät atmosfär, liknande den för moderna Venus. Nyare studier har dock visat att en tunn atmosfär som liknar den moderna jorden kunde ha gett samma resultat. Detta innebär att forntida Venus med en markbunden atmosfär kunde ha haft samma rotationshastighet som idag.
En annan faktor som påverkar planetens klimat ärdetta är topografi. GISS-teamet postulerade att det fanns mer land på forntida Venus än på jorden, särskilt i tropikerna. Detta begränsar mängden vatten som förångas från haven och som ett resultat växthuseffekten av vattenånga. Denna typ av yta verkar vara idealisk för planetboende; det ser ut som om det fanns tillräckligt med vatten för att stödja ett överflöd av liv och tillräckligt med mark för att avkänsla planeten för förändringar i samband med inkommande solljus.
Way och hans kollegor på GISS simulerade förhållandenhypotetisk tidig Venus med en atmosfär som liknar jordens, med en dag som är lika med Venus nuvarande dag och ett grunt hav enligt tidiga data från Pioneer rymdfarkosten. Forskarna lade till information om Venus topografi från radarmätningar som tagits av NASA: s Magellan-uppdrag på 1990-talet och fyllde låglandet med vatten och lämnade de bergiga regionerna nakna som Venus kontinenter. Studien tog också hänsyn till den forntida solen, som var 30 procent mörkare. Trots detta fick forntida Venus fortfarande cirka 40% mer solljus än jorden idag.
Studien genomfördes som en del av NASA-programmetPlanetary Science Astrobiology som en del av NexSS-programmet Nexus for Exoplanet System Science, som syftar till att påskynda sökandet efter liv på planeter som kretsar kring andra stjärnor, eller exoplaneter, genom att kombinera idéer från astrofysikens fält. planetologi, heliofysik och geovetenskap. Resultaten är av direkt relevans för framtida NASA-uppdrag som den transiterande exoplanetsatelliten och James Webb-rymdteleskopet, som kommer att försöka lokalisera möjliga beboeliga planeter och karakterisera deras atmosfärer.
Framtida uppdrag till Venus
Hur gör dessa "systerplaneter" - Jorden ochVenus – utvecklats så annorlunda har varit en brinnande vetenskaplig fråga i decennier, och ett föreslaget uppdrag kallat VERITAS syftar till att ge svar genom att omvandla vår förståelse av den interna geodynamiken som format planeten. Uppdraget kan ge insikter i utvecklingen av vår egen planet och till och med hjälpa oss att bättre förstå de steniga planeterna som kretsar runtandrastjärnor
VERITAS övervägs för val inomNASA Discovery Program och kommer att drivas av NASAs Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien. Projektpartnerna inkluderar Lockheed Martin, den italienska rymdorganisationen, den tyska rymdorganisationen och den franska rymdorganisationen.
”Venus är som en kosmisk gåva som ett resultatolyckor, säger Suzanne Smrekar, VERITAS huvudutredare på JPL. "Du har dessa två planetkroppar - Jorden och Venus, som började nästan på samma sätt, men gick igenom två helt olika evolutionära vägar, men vi vet inte varför."
Det senaste uppdraget att utforska jordens yta,NASAs rymdskepp Magellan, färdigt 1994. Även om han gav några ledtrådar till Venus geologi kunde instrumenten inte ge tillförlitlig information om ursprunget till många funktioner på planetens yta.
VERITAS föreslås lanseras 2026rotera runt planeten och observera genom skuggiga moln med hjälp av ett kraftfullt modernt radarsystem för att skapa globala 3D-kartor och en spektrometer i det nära infraröda området för att ta reda på vad ytan är gjord av. Det skulle också mäta planetens gravitationsfält för att bestämma Venus inre struktur. Tillsammans kan dessa verktyg ge ledtrådar om de förflutna och nuvarande geologiska processerna på planeten, från dess kärna till ytan.
Läs också
Ryskt vaccin mot COVID-19 kom in i den civila cirkulationen, men det finns många klagomål om det
På sjukdagens dag 3 förlorar de flesta COVID-19-patienter luktkänslan och lider ofta av en rinnande näsa
Forskare har fått reda på varför barn är de farligaste bärarna av COVID-19