Венера - «кислотний» близнюк Землі
Венера схожа на Землю за розмірами і хімічним складом.
Температура поверхні Венери коливається в районі 465 градусів за Цельсієм, а її поверхневий тиск приблизно в 90 разів перевищує земний (можна порівняти з тиском на кілометр нижче рівня моря).У випадку найближчого сусіда Землі період обертання навколо своєї осі займає період243 дні, на відміну від швидкого 24-годинного обертання Землі.Завдяки новим даним вчені знають, що атмосфера Венери складається зЦе, до речі, дає людству уявлення про те, до чого це може призвести.Через сильну спеку вода присутня тільки в атмосфері планети, тому немаєПланету штормлять урагани, а її хмари, схожі на смог, складаються звід крапель сірчаної кислоти (НЕ води).
Вид Венери в півкулі, як показали більш ніждесятирічні радіолокаційні дослідження, кульмінацією яких стала місія Магеллана в 1990-1994 роках, центр знаходиться на 180 градусах східної довготи. Кредит зображення: НАСА / Лабораторія реактивного руху / USGS
Венеру і Землю часто порівнюють і називаютьНа це питання відповів Дмитро Титов, науковець Інституту досліджень Сонячної системи імені Макса Планка в Катленбурзі-Ліндау, Німеччина, та співавторкілька статей у журналі Nature про знахідки Venus Express.
Венера і Земля - насправді близнюки, але які були розділені при народженні. Головне питання в тому, чому ці близнюки такі різні.
Дмитро Тітов
Міжнародна група вчених займається потоком даних з Venus Express з квітня 2006 року, коли він почав зйомку Венери. Її мінімальна відстань до Землі становить близько 40 млн км.
На екваторі Венери знаходиться шар турбулентногоповітряного потоку, який згладжується в більш високих широтах, зазначає Фред Тейлор, фізик з Оксфордського університету і міждисциплінарний учений, який брав участь в місії Venus Express. Швидкість вітру у верхніх шарах атмосфери набагато вище, ніж на Землі, частково через млявого обертання Венери. Є також свідчення існування вихрових потоків повітря шириною в тисячі кілометрів на обох полюсах. Вони схожі на ті, які виникають над полюсами Землі в зимові місяці.
Сонячні вітри (пориви іонів із зовнішньої атмосфери Сонця, здатні розривати молекули, з якими вони стикаються) всмоктуютьчастинки атмосфери Венери розплутують свої атоми і випльовують їх у космос.Тверді частинки в атмосфері Землі значною мірою захищені відсонячні вітри з сильним магнітним полем, якого так не вистачає Венері.Вчені спостерігали, як легкі заряджені частинки — іони водню та гелію — залишають атмосферу планети.Але дослідники були здивовані, виявивши і вихід кисню.
«Венера дуже, дуже суха», - підкреслює ДевідГрінспун, астробіолог з Денвера музею природи і науки. Він додає, що вся вода, що міститься в її атмосфері, була б глибиною трохи більше 2,5 см, якби знаходилася на поверхні планети. Однак аналіз води, що покидає атмосферу Венери, демонструє, що багато іони водню насправді є стабільним ізотопом дейтерію, який складається з протона і нейтрона (а не просто протона) в його ядрі. «Кількість дейтерію - важливий ключ до розуміння того, скільки води було втрачено з плином часу», - підкреслює Грінспун. Дослідники підрахували, що Венера втратила як мінімум океан води з моменту свого утворення, грунтуючись на частинках дейтерію, яких віднесло сонячним вітром.
«Ці відмінності пов'язані не тільки з тим, що Венеразнаходиться ближче до Сонця, - пояснює Фред Тейлор. - Тепер ми знаємо, що відсутність захисного магнітного поля і різні швидкості обертання планет також грають роль в забезпеченні високої швидкості багатьох атмосферних процесів на Венері, які ми спостерігаємо на Землі. Нові дані дозволяють побудувати сценарій, в якому Венера починалася так само, як Земля - можливо, включаючи населену середу, мільярди років тому - а потім розвинулася до стану, яке ми бачимо зараз ».
Де може жити життя на Венері?
Протягом десятиліть Венеру вважали токсичним, перегрітим, нищівним пеклом, де ніщо не можеАле все частіше вчені звертають свою увагу на найближчого планетарного сусідаНовий погляд — або принаймні погляд на його хмари.
Недавні дослідження пояснюють, як мікробнажиття могла вижити в венеріанських парах. Якщо нова гіпотеза коли-небудь підтвердиться, це може спонукати вчених до переоцінки того, як і де ми шукаємо життя у Всесвіті.
Незважаючи на те, що поверхня Венери схильна до жорстких тисків і температур, деякі шари її атмосфери досить хороші. Крім Землі, атмосфера Венери є найбільш придатним для життя місцем у Сонячній системі, оскільки її тиск і температура знаходяться в діапазоні, до якого ми звикли. Однак людині не вистачило б повітря, щоб дихати.Не зникає і проблема сірчаної кислоти в атмосфері, яка роз'їдає дихальну систему та інші життєво важливі органи.
Художня концепція активних вулканів наВенері, що зображає зону субдукції, де кора переднього плану занурюється у внутрішню частину планети в топографічному жолобі. Кредит зображення: НАСА / Лабораторія реактивного руху-Калтех / Пітер Рубін
Незважаючи на суворі умови, вчені задаютьсяпитанням, могли б деякі майже невидимі мікроби перебувати на краю одного з найвідоміших нам невідповідних для життя світів? Такі витривалі організми, як тихоходки, можуть пережити радіацію, екстремальні температури, голод, зневоднення і навіть космічний вакуум. Може бути, у них є родичі на Венері?
Карл Саган розмірковував про життя в хмарах Венери ще в 1967 році, але лише кілька років томуЩе зараз дослідники припустили, що дивні аномальні явища, які спостерігаються при погляді на планету в ультрафіолетовому світлі, можутьпояснюється чимось на кшталт водоростей або бактерій в його атмосфері.
Дослідження, опубліковане в журналіAstrobiology провідним астрономом Сарою Сігер з Массачусетського технологічного інституту, пропонує варіант того, на що може бути схожий життєвий цикл над Венерою. Сігер була лідером XXI століття в пошуках екзопланет, біосигнатура і світів, схожих на наш. В даний час вона є заступником директора з науки місії НАСА для дослідження транзитних екзопланет (також відомого як TESS).
Сігер і її колеги припускають, що найбільшймовірний спосіб виживання мікробів над Венерою - у формі рідких крапель. Але такі краплі не залишаються на місці, як і дощ. Врешті-решт вони виростають настільки, що сила тяжіння бере верх. У разі Венери це буде означати, що краплі, що містять малюсінькі форми життя, падають в більш гарячі нижні шари атмосфери планети, де вони неминуче висихають.
«Єдиний спосіб нескінченно довгого виживання- це життєвий цикл, який включає в себе висихання мікробного життя в міру випаровування рідких крапель під час осідання. При цьому маленькі висохлі "суперечки" зупиняються і частково заселяють атмосферу Венери, її застійний нижній шар димки », - пояснюють автори дослідження.
Ці висохлі суперечки увійдуть у свого роду фазу глибокого сну, подібну до тієї, що можуть робити тихоходки, і в кінцевому підсумку будуть підняті в атмосферу і регідратовані, продовжуючи життєвий цикл.
Однак це лише теорія.І все ж таки НАСА навіть розглядає можливість запуску місії Veritas вже в 2026 році на орбіту Венери для вивчення її хмар. Незабаром можуть з'явитися нові дані з Венери та, можливо, нові відкриття. Прогноз для планети залишається, як і протягом деякого часу, туманним.
Як НАСА планувало заселяти Венеру?
Ряд агентств, включаючи, звичайно, НАСА,зосереджує зусилля по дослідженню Сонячної системи на Марсі. Однак на перший погляд Марс чи не здається найкращим кандидатом. Венера набагато ближче - на відстані від 38 млн до 261 млн км в порівнянні з Марсом на відстані 56-401 млн км. Як вже говорилося, це найближчий сусід Землі.
Венера також порівнянна за розміром із Землею - її радіус 6 052 км, а Землі - 6 371 км. Крім того, дві планети мають аналогічну щільність і хімічний склад.
Але все інше робить його практичнонепомітним для досліджень. Хоча зонди були відправлені на поверхню планети, вони протрималися, щонайбільше, лише дві години, перш ніж умови на поверхні Венери знищили їх. Ці умови включають в себе атмосферний тиск, в 92 рази перевищує земний; середня температура 462 градуси за Цельсієм; екстремальна вулканічна активність; надзвичайно щільна атмосфера, що складається в основному з двоокису вуглецю з невеликою кількістю азоту; і хмарний шар, що складається з сірчаної кислоти.
Загалом, Венеру не назвати найкращим місцем для колонізації. Однак в НАСА вважають, що у них є рішення, яке дозволить відправити людей для вивчення планети - хмарний місто.
Експлуатаційна концепція високогірній Венери(High Altitude Venus Operational Concept) - HAVOC - являє собою концептуальний космічний апарат, розроблений командою Управління системного аналізу і концепцій в Дослідницькому центрі НАСА в Ленглі для дослідження Венери. Ця ракета легший за повітря буде спроектована так, щоб перебувати над кислотними хмарами протягом приблизно 30 днів, що дозволить групі астронавтів збирати дані про атмосферу планети.
У той час як поверхня Венери можезнищити людину, умови над її хмарами на висоті близько 50 км схожі на земні, коли мова йде про ширянні. Атмосферний тиск Венери порівняно з тиском Землі, а сила тяжіння лише трохи нижче. Температура становить близько 75 градусів Цельсія, що вище комфортною, але такою температурою можна управляти. Нарешті, атмосфера на цій висоті забезпечує захист від сонячного випромінювання.
Місія повинна була початися з запускуроботизованого зонда на Венеру для проведення первинних перевірок та досліджень. Після отримання цих даних місія з екіпажем може провести 30 днів у плаванні над планетою; за якими підуть місії, в яких команди з двох астронавтів проводитимуть по році кожен. Кінцева мета - постійна присутність людини в літаючому хмарному місті.
Місто планувалося створювати з використанняміснуючих або майже існуючих технологій. Якби місія був успішний, вона могла б стати початком населення колонізації Всесвіту за межами Землі.
Також НАСА планувало створити умови Венери на Землі — вже підготовлено відповідний документ, в якому описуються поточні можливості та можливості для виконання саме таких тестів.
«Венера сама по собі має цінність як пунктпризначення для дослідження і колонізації, але вона також доповнює поточні плани Марса », - сказав Кріс Джонс з Дослідницького центру Ленглі. Як запевняють вчені, якби спочатку була вивчена Венера, у людства було б більше перевага перед виконанням місії на Марс в масштабі людини.
На жаль, зараз проект знаходиться в архіві. Коли до нього зможуть повернутися вчені, невідомо. Однак НАСА надало можливість нам подивитися, як виглядало б освоєння Венери.
Чи могла Венера могла бути заселеною в минулому?
Згідно комп'ютерного моделювання стародавньогоклімату планети, проведеним вченими з Інституту космічних досліджень імені Годдарда (GISS) НАСА в Нью-Йорку, на Венері міг бути неглибокий океан рідкої води і придатні для життя температури поверхні на протязі до 2 млрд років своєї ранньої історії.
Спостереження показують, що в далекому минулому наВенері могли бути водні океани. Подібний патерн суша-океан, подібний до наведеного вище, був використаний в кліматичної моделі, щоб показати, як грозові хмари могли захистити давню Венеру від сильного сонячного світла і зробити планету придатною для життя.
НА СА
Результати, опубліковані в журналі Geophysical Research Letters, були отримані за допомогою моделі, аналогічної тій, яка використовується для прогнозування майбутніх змін клімату на Землі.
«Багато інструментів, які ми використовуємоДля моделювання зміни клімату на Землі можна адаптувати для вивчення клімату на інших планетах, як у минулому, так і в сьогоденні, — пояснює Майкл Уей, дослідник GISS і провідний автор статті. — Ці результати показують, що стародавня Венера могла бути зовсім іншим місцем, ніж сьогодні».
Вчені давно припустили, що Венераутворилася зі складових, аналогічних земним, але пішла іншим еволюційним шляхом. Вимірювання, зроблені піонерської місією НАСА до Венери в 1980-х роках, вперше припустили, що спочатку на планеті міг бути океан. Однак Венера ближче до Сонця, ніж Земля, і отримує набагато більше світла, енергії і радіації. В результаті ранній океан планети випарувався, молекули водяної пари були зруйновані ультрафіолетовим випромінюванням, а водень полетів в космос. Через те, що на поверхні не залишилося води, в атмосфері накопичується вуглекислий газ, що призводить до парникового ефекту, який створив нинішні умови.
Попередні дослідження показали, що то, якшвидко планета обертається навколо своєї осі, впливає на те, чи є на ній придатний для життя клімат. День на Венері дорівнює 117 земній добі. До недавнього часу передбачалося, що для того, щоб планета мала сьогоднішню повільну швидкість обертання, була потрібна щільна атмосфера, подібна атмосфері сучасної Венери. Однак новіші дослідження показали, що тонка атмосфера, подібна атмосфері сучасної Землі, могла дати такий же результат. Це означає, що давня Венера з атмосферою земного типу могла мати ту ж швидкість обертання, що і сьогодні.
Ще один фактор, що впливає на клімат планети, -це топографія. Команда GISS постулировала, що на древній Венері суші було більше, ніж на Землі, особливо в тропіках. Це обмежує кількість води, що випаровується з океанів, і, як наслідок, парниковий ефект водяної пари. Цей тип поверхні здається ідеальним для проживання планети; схоже, що було достатньо води, щоб підтримувати достаток життя, і досить землі, щоб знизити чутливість планети до змін, пов'язаних з приходять сонячним світлом.
Вей і його колеги з GISS змоделювали умовигіпотетичної ранньої Венери з атмосферою, подібної земної, з днем, рівним поточному дню Венери, і дрібним океаном відповідно до ранніх даними, отриманими з космічного корабля Pioneer. Дослідники додали інформацію про топографії Венери з радіолокаційних вимірювань, зроблених місією NASA Magellan в 1990-х роках, і заповнили низини водою, залишивши гірські райони оголеними як континенти Венери. У дослідженні також враховувалося древнє сонце, яке було на 30 відсотків тьмяніше. Незважаючи на це, давня Венера і раніше отримувала приблизно на 40% більше сонячного світла, ніж Земля сьогодні.
Дослідження проводилося в рамках програми NASAPlanetary Science Astrobiology в рамках програми Nexus for Exoplanet System Science (NExSS), яка спрямована на прискорення пошуку життя на планетах, що обертаються навколо інших зірок, або екзопланет, шляхом об'єднання ідей з областей астрофізики. планетологія, Геліофізика і науки про Землю. Отримані дані мають пряме значення для майбутніх місій НАСА, таких як супутник для дослідження транзитних екзопланет і космічний телескоп Джеймса Вебба, які спробують виявити можливі населені планети і охарактеризувати їх атмосфери.
Майбутні місії на Венеру
Яким чином ці «сестринські планети» — Земля іВенера - еволюціонували так по-різному, є актуальним науковим питанням протягом десятиліть, і пропонована місія під назвою VERITAS прагне дати відповіді, трансформуючи наше розуміння внутрішньої геодинаміки, яка сформувала планету. Місія може дати уявлення про еволюцію нашої власної планети і навіть допомогти нам краще зрозуміти скелясті планети, що обертаються навколоіншихзірок.
VERITAS розглядається для вибору в рамкахпрограми NASA Discovery і буде управлятися Лабораторією реактивного руху НАСА в Південній Каліфорнії. Партнерами проекту є Lockheed Martin, Італійське космічне агентство, Німецьке космічне агентство і Французьке космічне агентство.
«Венера подібна космічному подарунку в результатіаварії, - заявила Сюзанна Смрекар, головний дослідник VERITAS в JPL. - У вас є ці два планетних тіла - Земля і Венера, які починали майже однаково, але пройшли два абсолютно різних еволюційних шляху, але ми не знаємо чому ».
Остання місія з вивчення поверхні планети,космічний корабель НАСА Magellan, завершилася в 1994 році. Хоча він дав деякі ключі до розгадки геології Венери, прилади не змогли дати достовірної інформації про походження багатьох особливостей поверхні планети.
Пропонований до запуску в 2026 році, VERITAS будеобертатися навколо планети і спостерігати крізь затінені хмари за допомогою потужної сучасної радіолокаційної системи для створення тривимірних глобальних карт і спектрометра в ближньому інфрачервоному діапазоні, щоб з'ясувати, з чого складається поверхню. Він також виміряв би гравітаційне поле планети, щоб визначити структуру внутрішньої частини Венери. Разом ці інструменти можуть дати підказки про минулі і справжніх геологічних процесах планети, від її ядра до поверхні.
Читайте також
Російська вакцина проти COVID-19 надійшла в цивільний оборот, але до неї багато претензій
На 3 день хвороби більшість хворих COVID-19 втрачають нюх і часто страждають нежиттю
Вчені з'ясували, чому діти є найнебезпечнішими переносниками COVID-19