ПопулярноеРедакцияСвежее
ЛучшееОбсуждаемое

Вернуться на Венеру

1

Йорн Хельберт стоял у дверей незнакомой ему квартиры в северной части Берлина с букетом жёлтых роз в руках. Это произошло в июне 2020 года, и женщина за дверью находилась на карантине. Она только что переехала в Германию из Соединённых Штатов и в качестве одолжения Хельберту, своему коллеге учёному-планетологу, выполняла роль курьера, доставляя образцы, слишком ценные, чтобы их можно было доверить обычной почте, тем более во время пандемии. 

Передача потребовала столько усилий и интриг, что сам процесс он представлял как сцену из шпионского фильма с обязательной для него атрибутикой – чемоданом, пристёгнутым наручниками к его запястью. Вместо этого Хельберт с удивлением обнаружил помятый пластиковый пакет Walgreens, оставленный снаружи для бесконтактной передачи. Он содержал 30 образцов (в виде дисков) различных пород, аналогичных тем, которые можно встретить и на Венере. Они были тщательно собраны и проанализированы Дарби Даер, профессором астрономии в Колледже Маунт-Холиок в Массачусетсе.

Хельберт, Даер и группа их коллег находились на последней стадии проектирования миссии под названием VERITAS, которая должна отправить аппарат для создания трёхмерной топографической модели Венеры. Уже 30 лет NASA выбирает недорогие (около 500 миллионов долларов) проекты для своей программы под названием Discovery. И команда одного из финалистов отборочной кампании отчаянно пыталась доставить образцы в лабораторию Германского центра авиации и космонавтики (DLR), где должна была состояться калибровка одного из приборов будущей миссии, который смог бы выяснить состав поверхности планеты. Гранит покажет нам, где раньше были океаны, а базальт может привести нас к действующим вулканам.

Йорн Хельберт в лaбopaтopии Инcтитута плaнeтapныx иccлeдoвaний DLR в Бepлинe. Фото: J. Helbert | DLR | Europlanet

Если представить, что Солнечная система – это улица, где Земля – наш уютный дом, а Марс – пустырь чуть ниже по улице, где застройщики готовы построить блестящее будущее, то Венера – это дом с привидениями, с заросшим двором и задёрнутыми шторами. Она похоже на Землю по размеру, плотности, массе, составу и гравитационному притяжению, но то, что творится на её поверхности, делает её филиалом ада в Солнечной системе. Её магнитное поле слишком слабо, чтобы защитить планету от солнечного ветра, она вращается в противоположном по сравнению с Землёй направлении, а плотная и ядовитая атмосфера не пропускает тепло.

Венера – вторая от Солнца и шестая по размеру планета Солнечной системы.

И всё же Венера – это совсем другой мир. На Венере очень плотная ядовитая атмосфера, состоящая в основном из углекислого газа с облаками из серной кислоты. Толстый слой этих облаков не пропускает тепло, поэтому Венера – самая горячая планета Солнечной системы: температура на её поверхности достигает 470 градусов по Цельсию. Этого достаточно, чтобы расплавить свинец. Атмосферное давление на Венере в 90 раз выше земного. Это значит, что на поверхности Венеры человек испытывал бы такое же давление, как на дне земного океана.

Венеру часто называют «сестрой Земли», потому что она очень похожа на нашу планету по размеру, массе и составу.

Плотные венерианские облака не просто удерживают тепло, но и отражают солнечный свет. Вот почему Венера так ярко светится на ночном небе. Воды на Венере нет. Возможно, в прошлом там были океаны, но из-за парникового эффекта вся вода давно испарилась.

Некоторые учёные считают, что если не остановить глобальное потепление, то на Земле со временем сложатся сходные условия.

 Хокинг Стивен Уильям. Джордж и сокровища Вселенной.

Самые подробные карты поверхности Венеры были составлены в девяностых годах, и по качеству они уступают нашим картам Земли и Марса. Да, мы знаем, что на поверхности Венеры есть горы, долины, вулканы, лавовые поля и причудливые геологические образования, но нам многое ещё предстоит понять.

Карта Венеры в радиодиапазоне. Голубым показаны низменности, зеленовато-жёлтым – средний уровень, красное и (особенно) белое — горы. Изображение: Magellan, NASA

В последнее время Венера была обделена вниманием, и у некоторых исследователей эта несправедливость вызывала чувство стыда. «Магеллан», последняя экспедиция NASA, покинула Землю в 1989 году. С тех пор космическое агентство запустило 14 миссий на Марс, в то время как исследователи представили около 30 предложений по исследованию Венеры, и все безрезультатно. Ранее VERITAS уже участвовала в одном из конкурсов в рамках программы Discovery, и, как и другая венерианская миссия DAVINCI, не попала в окончательный список.

После этого Дэвид Гринспун, один из участников проекта DAVINCI, написал эссе под названием “Not Venus Again”, сокрушаясь, что он и его коллеги похожи на многострадальных фанатов Chicago Cubs, если бы Cubs попали в Мировую серию и проиграли (в 2016 году Chicago Cubs впервые за 108 лет одержала победу в Мировой серии – решающей серии игр Главной лиги бейсбола).

VERITAS и DAVINCI были вновь предложены для участия в программе Discovery в 2019 году, а два года спустя –весной 2021 года – обе команды с нетерпением ожидали звонка из штаб-квартиры NASA, который и сообщил бы о победителях конкурса. «Я вложила своё сердце и душу в эту миссию, так что для меня это сейчас или никогда», – говорит главный исследователь миссии VERITAS Сью Смрекар, геофизик из Лаборатории реактивного движения (JPL).

Не только NASA планирует полёты к Венере, и для этого есть веские причины. По мере того, как учёные изучали и открывали новые, ранее не известные планетные системы (в том числе и с помощью недавно вышедшего на пенсию телескопа Kerpler), было обнаружено с десяток экзопланет похожих на Землю. Эти находки вновь пробудили вопрос, который ставил в тупик астрономов и философов на протяжении тысячелетий.

Мы одни?

Вот только дело вот в чём: у нас по соседству скалистый мир-близнец, совсем не похожий на наш. «Я хочу понять, почему Земля – это место, где может существовать жизнь, и что по этому поводу расскажет нам Венера», — говорит Марта Гилмор, планетолог, работающая в обеих командах.

Венера – «вечерняя звезда» нашего небосвода, одна из ярчайших его обитательниц. Ранние наблюдения давали достаточно оснований для безумных предположений о наличии жизни на этой планете. В 1761 году русский учёный Михаил Ломоносов наблюдал Венеру, проходящую диск Солнца – редкое явление, позволившее астрономам оценить её диаметр. В тот момент, когда Венера приблизилась к солнечному краю, Ломоносов заметил вокруг неё слабо светящийся ободок. Этот ободок (Ломоносов назвал его пупырём), заключил он, был плотной атмосферой. 

При выступлении Венеры из Солнца, когда передний её край стал приближаться к солнечному краю и был (как просто глазом видеть можно) около десятой доли диаметра Венеры, тогда появился на краю Солнца пупырь, который тем явственнее учинился, чем ближе Венера к выступлению приходила. Вскоре оный пупырь потерялся, и Венера оказалась вдруг без края.

В конце 18 века астрономы разработали теорию, согласно которой возраст планеты (космического тела) в Солнечной системе зависел от его расположения – чем дальше тело находилось от Солнце, тем оно старше. К концу 19 века некоторые представляли Марс, четвёртую планету системы, покрытой руинами заброшенных каналов, вырытых давно умершими представителями таинственной цивилизации. Между тем, Венера, вторая планета, пользовалась репутацией нашего более младшего брата, ландшафт которого напоминал наш мир в каменноугольный период: папоротниковые леса, причудливые акулы, доминировавшие в морях, и четвероногие существа только-только вышедшие на поверхность. Возможно, этому образу Нового Эдема способствовали древние мифы, которые связывали Венеру с богиней плодородия. Поэт Викторианской эпохи Альфред Теннисон, писал о «никогда не увядающих цветах». Рэй Брэдбери в одном коротком рассказе более мрачно изобразил планету, покрытую болезненно-белыми джунглями с «сырыми листьями», почвой, похожей на «мокрый камамбер», и непрерывными дождями, которые ощущаются как прикосновение тысячи рук.

Все эти иллюзии иссякли по мере поступления новой информации о нашей соседке. Первым гвоздём в крышку этого гроба стало исследование Научно-исследовательской лаборатории ВМС США в 1956 году – тогда команда лаборатории направила на планету 15-метровую тарелку своего радиотелескопа. В результате этого наблюдения были получены предварительные данные о температуре планеты. Она составила ~300°С. Космический аппарат NASA Mariner 2 – первая в истории успешная межпланетная миссия – подтвердил теорию об экстремально горячей атмосфере планеты в 1962-м.

Советский зонд «Венера-4» (1967) первым достиг поверхности Венеры. Изображение: Patrick Leger.

В октябре 1967 года Советский Союз отправил к Венере свой космический аппарат «Венера-4» – это был первый наш зонд, вошедший в атмосферу другой планеты. Он передавал ошеломляющие данные: атмосфера была намного плотнее, чем ожидалось, и на 95% состояла из углекислого газа с незначительным количеством кислорода и водяного пара. Полученные данные были настолько ошеломляющими, что в 1968 году авторы научной фантастики Брайан Олдисс и Гарри Гаррисон составили скорбную антологию под названием «Прощай, фантастическая Венера», собрав внезапно ставшие ненаучными эссе и рассказы исследователей и писателей-фантастов.

Хотя человечество потеряло всякую надежду высадиться на Венере, исследования продолжались. В 1975 году спускаемый аппарат «Венера-9» передал чёрно-белые панорамы поверхности, показывающие пустынное поле, усеянное камнями и валунами. В 1978-м миссия NASA «Пионер-Венера-1» осуществила первое радарное картирование поверхности (вторая миссия этого года – «Пионер-Венера-2» – провела анализ атмосферы). В последующее десятилетие усилия NASA были сосредоточены на околоземной орбите.

 Панорамы поверхности Венеры, полученные в декабре 1982 года посадочными аппаратами «Венера-13» (вверху) и «Венера-14». Удивительный и непознанный мир Венеры

Одной из жертв этого странного решения стала миссия картирования Венеры VOIR (Venus Orbiting Imaging Radar), старт которой был запланирован на 1987 год . Когда в 1982 году появилась новость об отмене проекта, Даер, ныне заместитель главного исследователя VERITAS, была аспирантом в Массачусетском технологическом институте. Это известие откровенно разочаровало как её однокурсников, так и исследовательское сообщество в целом. Но в конце концов проект был заменён менее амбициозной миссией под названием Venus Radar Mapper, которая позже была переименована в «Магеллан». Аппарат был выведен на орбиту в 1990 году :

В результате миссии «Магеллан» была покрыта картами с пространственным разрешением до 100-200 м большая часть планеты (за исключением полярных регионов). Оказалось, что поверхность Венеры геологически наиболее молодая среди планет Солнечной системы: 80% её было обновлено за счёт лавовых извержений в течение последнего миллиарда лет. Морфология кратеров, отчётливо различаемых на радарных картах, указывала, что на протяжении последних 500 миллионов лет сильной геологической активности на планете не наблюдалось.

Людмила Засова, «Удивительный и непознанный мир Венеры»

В начале 1990-х годов тогдашний администратор NASA Дэн Голдин запустил программу Discovery, лозунгом для которой стала фраза «быстрее, лучше, дешевле!» Благодаря этому проекту космическое агентство запустило 12 космических аппаратов. В том числе миссию Mars Pathfinder с первым успешным марсоходом Sojourner. Этот огромный успех небольшой миссии вызвал широкую общественную поддержку последующим исследованиям Красной планеты, что позволило NASA организовать и отправить к Марсу целую флотилию: орбитальный аппарат Mars Odyssey (2001), марсоходы Spirit и Opportunity (2003), всё ещё действующий орбитальный аппарат Mars Reconnaissance Orbiter (2005).

Pioneer Venus Multiprobe. Изображение: Patrick Leger.

С таким количеством денег, идущих на исследования Марса, именно эта планета оказалась в центре внимания практически всех планетологов. Например, только у Curiosity оказалось почти 500 различных специалистов на его 10 инструментов. Успех порождал очередной успех. И для общественности новые марсоходы были представлены не как оборудование стоимостью 2,5 миллиарда долларов, а как путешественники, которые рассказывают о своих путешествиях в социальных сетях и делятся фотографиями. NASA знает, как «продать» Марс налогоплательщикам.

Интерес к другим космическим объектам ещё не окончательно угас. В 2024 году стартует миссия Europa Clipper стоимостью 4,25 миллиарда долларов, которая потратит 6 лет на полёт к Юпитеру и займётся исследованиями одного из его спутников. Но Венера всё ещё остаётся для нас настоящей загадкой. Хотя с девяностых годов NASA не выделяло крупных сумм на изучение этой планеты, исследователи продолжали прилагать усилия для её постижения. Учёные до сих пор повторно анализируют данные с аппарата «Магеллан», также изучают информацию от аппаратов Venus Express (ESA) и «Акацуки» (JAXA).

Сью Смрекар, научный руководитель проекта VERITAS, была постдоком в MIT, когда были получены первые результаты работы «Магеллана». Вся команда собралась в тот день для того, чтобы увидеть то, что она описала как «одновременно знакомые, но в то же время чужеродные образы». Здесь были снимки геологических объектов, нигде больше не обнаруженных, таких как тессеры – странные районы хаотичного рельефа со множеством трещин. Некоторые учёные считают, что эти образования могут быть эквивалентом земных континентов; другие полагают, что они больше похожи на пену на поверхности затвердевшей магмы.

Геологическая карта Венеры. Черным отмечены тессеры, занимающие около 8% поверхности планеты. Изображение: ГЕОХИ РАН

«Магеллан» также обнаружил небольшое количество метеоритных кратеров

Среди ударных форм рельефа выделяются кратеры диаметром 1,5 – 280 км, которых на Венере не так много, как на Луне, Меркурии или Марсе, и патеры. Венерианские кратеры условно делятся на большие (30 км и более) и малые (менее 30 км). Один из довольно крупных кратеров (диаметр 49 км) назван в честь выдающейся русской балерины Даниловой. Патера – это кратер неправильной формы или сложный кратер с фестончатыми краями. Плотность кратерирования Венеры примерно в 200 раз меньше, чем на Луне, и в 100 раз меньше, чем на Марсе. Это свидетельствует о том, что поверхность Венеры моложе других планет земной группы, её возраст всего несколько сотен миллионов лет.

Новая карта рельефа Венеры

Предоставленные миссией данные оставляли пробелы, которые исследователи были полны решимости заполнить. Разрешение изображений поверхности Венеры составляло 100-250 метров на пиксель. VERITAS (сокращение от Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography & Spectroscopy) обещает улучшить качество снимков на порядок. В своей презентации команда VERITAS показала, как Большой остров (Гавайи) будет выглядеть с точки зрения «Магеллана» (нагромождение пикселей), в то время как миссии VERITAS на орбите Земли удалось бы показать всю красоту этого вулканического острова с его хребтами и долинами.

«Я часто сравниваю весь наш сегодняшний багаж знаний о Венере с тем что мы знали о Марсе в 80-х», – говорит Пол Бирн, планетолог из Университета штата Северная Каролина. Он не участвует ни в одной из миссий, но выступает за расширение исследований планеты в целом. Он возглавляет группу, разработавшую концепцию новых исследований Венеры в Planetary Science Decadal Survey, которая помогает установить приоритеты и предоставляет свои рекомендации по космическим исследованиям на ближайшие десять лет. «Да, у нас к тому времени уже были изображения Марса, но лишь благодаря дальнейшим исследованиям и многочисленным миссиям появилось так много удивительных, ошеломляющих деталей в нашем образе Красной планеты».

VERITAS, запуск которой намечен примерно на 2028 год, способна предоставить эти новые и удивительные детали благодаря спектроскопии – методу визуализации, позволяющему идентифицировать изучаемый материал на основе того, как он поглощает и отражает излучение. Плотные облака Венеры отражают большую часть падающего солнечного света и скрывают поверхность планеты, препятствуя её наблюдению. И команде VERITAS пришлось найти совершенно новый способ интерпретации данных.

Хельберт создал в своей лаборатории камеру, имитирующую атмосферу Венеры (которая нагрела бы полученные образцы до небывалых температур), для испытания прототипа одного из приборов будущей миссии — VEM (Venus Emissivity Mapper). COVID-19, конечно же, создал небольшие проблемы для команды проекта. В феврале 2020-го стало известно, что VERITAS прошла в следующий раунд конкурса. Для последующих исследований и калибровки прибора требовалось больше данных и больше образцов. В первые месяцы пандемии Даер отправляла своим коллегам по всей стране электронные письма с просьбой предоставить необходимые образцы, и вскоре у неё появилась большая коллекция. Некоторые образцы были размером с софтбольный мяч, и для будущих исследований их нужно было разрезать на маленькие диски. Тем временем колледж, в котором работала Даер, оказался закрыт, и ей пришлось обратиться к обычному коллекционеру минералов, у которого в подвале и находились требуемые инструменты. В конечном итоге работа была сделана и 30 каменных дисков были переданы ей на стоянке «Френдли», которые в конечном итоге должны были отправиться в Берлин.

В то время как VERITAS будет исследовать поверхность Венеры, аппарат DAVINCI+ займётся изучением атмосферы, в первую очередь «для понимания того, как она формировалась, эволюционировала и для определения того, был ли когда-то на Венере океан». Концепция родилась благодаря посвящëнному Венере саммиту 2007 года, но саму идею нынешний руководитель миссии, Джим Гарвин, вынашивал с тех самых пор, как защитил свою кандидатскую диссертацию в восьмидесятых. Аппарат должен стартовать где-то в 2029 году и сбросить оснащëнный парашютом сферический зонд, который и займётся исследованиями. С помощью спектрометров, похожих на те, что были разработаны лабораторией для марсохода Curiosity, зонд исследует пробы воздуха на разных высотах в поисках благородных газов (криптон, аргон, ксенон, неон), а также других химических элементов и соединений.

Новые данные о потере воды были бы чрезвычайно важны. Майкл Уэй, физик из Центра космических полётов имени Годдарда, с коллегами создали модель, предполагающую, что в своё время Венера была покрыта мелким океаном. Эта модель вдохновила исследователей и оживила образ некогда влажного мира. «Для сравнения представим, что Венера была пригодной для жизни в течение двух-трёх миллиардов лет, для Марса эта цифра будет в районе 300 миллионов лет, после этого и может возникнуть вопрос — а там ли мы ищем?» — говорит Даер.

Команда DAVINCI+ также предлагает установить камеру на свой спускаемый аппарат, для получения снимков качественнее тех, что некогда вдохновили обычного студента (самого Гарвина) на новые исследования. Прошлой зимой команда разогрела в лаборатории полномасштабный прототип будущей камеры, чтобы убедиться, что он сможет работать в атмосфере достаточно долго, чтобы отправить изображения домой.

Таинственная Венера. Изображение: Patrick Leger.

Индийская организация космических исследований планирует запустить свой собственный аппарат в конце 2024 года – и это не единственное космическое агентство, активно занимающееся полётом на Венеру. ЕSА намерено запустить миссию EnVision в начале 2030-х, а Россия рассматривает возможность миссии под названием «Венера Д». В 2016 году NASA запустило свою программу HOTTech для финансирования исследований оборудования, которое могло бы выжить и проработать в адских условиях по крайней мере пару месяцев; с такой технологией возможна разработка как посадочного модуля, так и ровера, способного высадиться на поверхность планеты.


Ранним утром 2 июня 2021 года Смрекар и Даер сидели в своих кухнях в разных концах страны, обмениваясь СМС-ками. Это было утро, когда стали известны победители очередного конкурса. Около 5:30 утра по Тихоокеанскому времени Смрекар позвонили: VERITAS получила зелёный свет.

«Это неописуемое чувство — работать над чем-то в течение 10 долгих лет, отдать этому всю свою силу и душу и, наконец, добиться своего», – говорит Даер. В то же утро радостную новость получила и команда DAVINCI+. Обе миссии опередили своих конкурентов, и после 30-летнего перерыва, после бесчисленных часов исследований и испытаний NASA отправляет сразу две исследовательские миссии на Венеру.

«Венера – это наша загадочная соседка с удивительной атмосферой, очаровательной поверхностью, туманной историей. Мы поможем вернуться назад во времени, в тот мир который, вероятно, был так похож на наш собственный. 30 лет назад мы были не готовы, но время настало», — говорит Гарвин.

Инфографика: ТАСС

Источник

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

30

Это пользовательский материал, написанный участником сообщества, который не входит в состав редакции или администрации. Поддерживая авторов оценками, вы помогаете нашему сообществу развиваться.

Войдите, чтобы видеть ещё 6 комментариев, участвовать в обсуждении и не видеть рекламу.
Невероятная Гвинн Шотвелл
Вечность назад

Публикация хорошая, но есть несколько принципиальных неточностей, например: "...она вращается против часовой стрелки..." Откуда смотреть? Обычно "смотрят" со стороны северного полюса Земли, и тогда "Все восемь планет в Солнечной системе обращаются по орбитам вокруг Солнца в том же направлении, в каком вращается Солнце, то есть против часовой стрелки, если смотреть со стороны Северного полюса Земли. Шесть планет также вращаются вокруг своей оси в этом же направлении." Ось вращения Венеры наклонена к плоскости её орбиты на 177,36°и поэтому она вращается не с запада на восток, как Земля, а с востока на запад, то есть в противоположном по сравнению с Землей направлении. Вот, ещё цитата "Гранит покажет нам где раньше были океаны..." - это неверное утверждение. Граниты характеризуют континентальный тип коры, а для океанического типа коры характерны базальты. Так, по крайней мере, на Земле.

Весёлая Космическая Альпака
Вечность назад

Готту респект за очередную отличную публикацию. Красивая планета и странная. Надеюсь, до конца 21 века там появится какая-нибудь автономная постоянная лаборатория или венероход. Интересно, можно ли сделать ее хотя бы частично обитаемой?

Отличный Знайка
Вечность назад

Венера как пышная женщина, обдаст жаром до удушения, затем придавит... Чувствую, не стоит приставать к ней. Не зря ее десятилетиями облетали стороной.

Показать скрытые комментарии

Загружаем комментарии...

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
Зарегистрируйтесь на сайте, чтобы не видеть рекламу, создавать и отслеживать темы, сохранять статьи в личные закладки и участвовать в обсуждениях
Если не получается зайти отсюда, попробуйте по ссылке.