Роберт Зубрин — Возможно, мы найдем жизнь на Венере?

2В закладки
19 сентября 2020 г., National Review
Впечатление художника от планеты Венера.  
(ESO/M. Kornmesser & NASA/JPL/Caltech via Reuters)

Пока рано говорить наверняка, но инновационные способы исследования планеты и ее атмосферы могут дать гораздо более полную картину.

17 сентября 2020 года ученые [исследовавшие планету] с помощью наземных телескопов объявили, что они обнаружили фосфин в атмосфере Венеры. На Земле фосфин почти всегда вырабатывается микробной деятельностью. Хотя известны геологические процессы, которые, в принципе, могут производить фосфин, концентрации газа, обнаруженного на Венере, хотя и невелики, тем не менее были слишком высокими, чтобы их можно было отнести к таким источникам. Так как же туда попал фосфин? Самое простое объяснение — жизнь.

Но как это возможно? Венера — почти двойник Земли по размеру и на 30 процентов ближе к Солнцу. Поскольку она ближе, она теплее, но если бы солнечное расстояние было единственным соображением, можно было бы ожидать, что температура планеты в среднем составит около 60°C, с более мягким климатом около полюсов. Таким образом, на протяжении 1950-х годов многие писатели представляли Венеру миром дымящихся джунглей, возможно, изобилующих существами, сопоставимыми с гигантскими земноводными и рептилиями, украшавшими Землю в ее более теплое доисторическое прошлое. 

Однако эта великолепная картина была испорчена навсегда, когда зонд NASA Mariner 2 пролетел мимо Венеры в 1962 году и провел измерения, показавшие, что температура поверхности планеты составляет около 450°C — достаточно горячо, чтобы плавить свинец. Очевидно, плотная атмосфера Венеры из углекислого газа делала гораздо больше, чем просто скрывала поверхность планеты от нашего взгляда. Он создавал «парниковый эффект», удерживая тепло под покровом облаков, в результате чего планета становилась слишком горячей для жизни.

Некоторые ученые, однако, не теряли надежды. Хотя открытия Mariner 2 закрыли возможность для венерианских динозавров, возможно, у других видов жизни еще есть шанс. В 1967 году Карл Саган высказал такое предположение, указав, что, хотя температура поверхности Венеры будет мгновенно смертельной для любой известной формы земной жизни, атмосфера становится холоднее с высотой. 

Действительно, на высоте 55 км, где атмосферное давление упало с 90 бар на поверхности (1 бар — это среднее атмосферное давление на Земле) до примерно половины бара, как на Земле в высоких Андах, температура составляет приятные 30°С. Здесь может жить любой желающий; все, что им нужно сделать, это парить (летать). Атмосфера Земли наполнена летающими микробами: разве не может быть то же самое на Венере?Хотя это правда, что в атмосфере Земли можно найти множество жизнеспособных микробов и даже в высокой стратосфере в условиях, близких к космическим, на самом деле они там не живут. Весь микробный метаболизм происходит на поверхности Земли или под ней. Земные микробы в полете пребывают в анабиозе, просто путешествуя, отдыхая от жизни.

Этот аргумент было трудно опровергнуть, но, тем не менее, обсуждение продолжалось, и возможные ответы были предложены рядом исследователей, в том числе американским планетологом Дэвидом Гринспуном в 1997 году, британским астробиологом Чарльзом Кокеллом в 1999 году и международной командой в 2017 году. Но до открытия фосфина на этой неделе не было никаких данных, подтверждающих подобные гипотезы.

Так что же нам теперь делать?

Первое, что необходимо сделать, это подтвердить обнаружение фосфина. Средства для этого всегда под рукой. Зонд Европейского космического агентства BepiColombo, который сейчас находится на пути к Меркурию, облетит Венеру 15 октября на расстоянии 10 000 км от планеты и снова пройдет мимо 10 августа следующего года на высоте всего 550 км. Он должен иметь возможность делать необходимые измерения. Группы астрономов с другими наземными телескопами, несомненно, тоже быстро займутся этим делом. 

Так что, по всей вероятности, в течение года у нас будет подтверждение или опровержение (я ставлю на подтверждение — в команду по открытию фосфина входило несколько действительно сильных ученых). 

Что дальше?

У NASA есть два предложения относительно миссий на Венеру, находящихся на рассмотрении в настоящее время, одно из которых, миссия DAVINCI+ под руководством планетолога Джеймса Гарвина, направит зонд с парашютом в атмосферу Венеры примерно в 2026 году, выполняя измерения во время неторопливого, [в течение] нескольких часов, полета вниз, прежде чем он нагреется на поверхности.

Предпринимательская компания Rocket Lab также планирует миссию к Венере (зонд с парашютом) возможно, уже в 2023 году. Мы могли бы многому научиться у таких миссий, но я думаю, что мы можем сделать гораздо лучше.

Правильный способ исследовать Венеру — на воздушном шаре. Плотная CO2 атмосфера Венеры облегчает полеты на воздушном шаре. Фактически, в 1980-х годах Советы запустили два аэростата Vega, которые собирали данные над обширными участками планеты в течение примерно 50 часов. Воздушные шары Vega были наполнены гелием и поднялись на высоту около 55 км. 

Тем не менее, я предпочитаю использовать технологию солнечного шара Монгольфье, продемонстрированную Джеком Джонсом из Лаборатории реактивного движения в 1990-х годах . Солнечный воздушный шар Монгольфье — это просто черный воздушный шар с открытым дном и вентиляционным клапаном наверху. Его можно развернуть с воздуха (или из входной капсулы) как парашют, мгновенно надуть воздухом при выпуске. Поглощая солнечный свет, черная оболочка воздушного шара нагревает воздух внутри, обеспечивая газ, [поддерживающий полет в атмосфере]. 

Если вы хотите подняться наверх, держите выпускной клапан закрытым; если вы хотите спуститься вниз, приоткройте вентиль и выпустите немного горячего газа сверху, заменив его холодным воздухом снизу. Эти системы вполне управляемы. Фактически, в 2004 году моя собственная компания, Pioneer Astronautics, продемонстрировала способность воздушных шаров использоваться в качестве мягких посадочных устройств, использовав один для посадки полезного груза в прерии Колорадо со скоростью удара всего 5 миль в час. Затем он взлетел еще раз. Подобные маневры можно было бы проделать в атмосфере Венеры.

Солнечный воздушный шар Pioneer Astronautics мягко приземлил полезную нагрузку в прерии Колорадо, 29 июня 2004 г. (Фото: Роберт Зубрин)

Чтобы исследовать Венеру с помощью такой технологии, мы могли бы отправить орбитальный аппарат с несколькими зондами-шарами, каждый в своей входной капсуле. Орбитальный аппарат может сбрасывать эти капсулы, одну за другой или все сразу, и служить для них спутником-ретранслятором.

Войдя в атмосферу, капсула будет использовать свой тепловой экран для поглощения тепла при входе, а затем использовать сопротивление атмосферы для замедления до дозвуковых скоростей. Затем задняя оболочка капсулы будет отброшена, а воздушный шар надуется, как парашют, вытягивая гондолу из капсулы, которая затем упадет. 

Обладая черной оболочкой, нагретой солнечным излучением, воздушный шар быстро нагреет воздух внутри и начнет плавать, неся гондолу, оснащенную научными инструментами, набором солнечных панелей, емкостью с водой для терморегулирования, и радиосистемой УКВ для связи с орбитальным аппаратом. Потом начинается самое интересное.

Как показано в таблице ниже, атмосфера Венеры имеет температуру от +460°C до –70°C, в зависимости от высоты. Неясно, где в этом пространстве может быть лучшее место для поиска признаков жизни, поэтому нам нужно исследовать как можно больше. С воздушным шаром это возможно.

Высота (км) Температура (° C) Атмосферное давление (атм)
0 462 92,10
10 385 47,39
20 306 22,52
30 222 9,851
40 143 3,501
50 75 1,066
60 −10 0,2357
70 −43 0,03690
80 −76 0,004760

Допустим, мы начинаем плавать на высоте 60 км при температуре окружающей среды -10 ° C. Мы можем использовать эту среду, чтобы превратить нашу воду в лед. Затем мы открываем выпускной клапан и опускаемся в горячие нижние области, собирая данные по ходу движения, используя лед в качестве охлаждающей жидкости. Возможно, мы сможем добраться до поверхности — советские десантные модули продержались там до 20 минут — для быстрого отбора проб, а затем взлетим, чтобы вернуться в безопасное место в более холодном воздухе наверху. 

В ходе такого зондирования атмосферы мы получили бы карту скорости и направления ветра на разных высотах. Зная это, мы могли перемещаться по планете, выбирая нашу высоту, чтобы ветер мог доставить нас туда, куда мы пожелаем. Приняв такую ​​стратегию, мы могли бы совершать многократные подъемы и спуски, исследуя атмосферу на всех высотах и ​​широтах, производя поиск подземных пещер с помощью георадара, съемку поверхности с малой высоты и, возможно, даже взятие образцов грунта во многих местах, разделенных большим расстоянием. Если на Венере есть жизнь, у нас будет хороший шанс ее найти.

Найдем? Об этом можно только догадываться. У нас есть биомаркеры, показывающие, что жизнь на Земле существовала 3,8 миллиарда лет назад, почти сразу после окончания бомбардировки первобытными тяжелыми метеоритами. Тот факт, что жизнь появилась на Земле практически сразу, как только могла, предполагает одну из двух возможностей: либо процессы, которые заставляют химические вещества превращаться в жизнь, весьма вероятны, либо споры микробной жизни плавают в космосе, готовые приземлиться, размножиться, и эволюционировать, как только планета становится пригодной для жизни. В любом случае это означает, что жизнь во Вселенной в изобилии. 

Ранняя Венера была не такой горячей, как сегодня, поскольку в то время светимость Солнца составляла всего 70 процентов от сегодняшней, а процессы, которые создали ужасающе эффективный парниковый эффект Венеры, тогда еще не произошли. На самом деле, хотя формы жизни земного типа, основанные на углероде/воде, вполне могли когда-то процветать на Венере (они, безусловно, прибыли бы туда или из внеземного источника, или метеорами с Земли, богатыми микробами), трудно понять, как какая-либо известная земная жизнь могла бы существовать на Венере сегодня. 

Но это не значит, что там нет жизни. Существует междисциплинарная отрасль науки, известная как теория сложности (complexity theory), которая утверждает, что природа имеет тенденцию организовываться на всех уровнях в автокатализируемые самовоспроизводящиеся системы. То есть, если A способствует созданию B, а B способствует созданию A, то эти двое сформируют систему, которая организует окружающие ресурсы для их обслуживания и умножения. Этот пример описывает многие системы, от биосферы до экономики.. Например, подумайте о промышленной революции: добыча угля способствовала производству стали, что позволяло использовать паровые двигатели, которые способствовали добыче угля, формируя автокаталитическую систему, которая росла в геометрической прогрессии, вовлекая в свой водоворот труд, капитал и другие материальные ресурсы прежней экономики.

Нынешние условия Венеры радикально отличаются от земных, но она, безусловно, предлагает большой театр химии для поиска альтернативных путей к самоорганизации. Возможно, это так. Возможно, жизнь на Земле в том виде, в котором мы ее знаем, является лишь одним конкретным примером, взятым из гораздо более обширного набора возможностей. Перефразируя Шекспира, на небе и на Земле могут быть вещи гораздо более странные, чем те, о которых мечтает наша философия.

Есть только один способ узнать.

Роберт Зубрин (@robert_zubrin), аэрокосмический инженер, является основателем Марсианского общества и президентом компании Pioneer Astronautics. Его последняя книга «The Case for Space:: как революция в космических полетах открывает будущее безграничных возможностей» была недавно опубликована издательством Prometheus Books.


Это перевод статьи Might We Find Life on Venus?

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

9
Войдите, чтобы видеть ещё 9 комментариев, участвовать в обсуждении и не видеть рекламу.
Фёдор Дмитриевич
Вечность назад

> Возможно, мы сможем добраться до поверхности — советские десантные модули продержались там до 20 минут — для быстрого отбора проб, а затем взлетим, чтобы вернуться в безопасное место в более холодном воздухе наверху. Во-первых, до 120 минут, а не до 20. Во-вторых, такой солнечный аэростат не работает ниже облаков, ему нужен прямой солнечный свет. А это значит, что даже на 60 км летать ему уже проблематично, т.к. это внутри облачного слоя. Про взлёт с поверхности и говорить не приходится, там нечему будет нагревать газ внутри оболочки.

Показать скрытые комментарии

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
If you were unable to log in, try this link.