Чимраз дедалі більший інтерес до нашої сусідки може допомогти нам дізнатися більше про її атмосферу та геологію.

Після років очікування, армада космічних апаратів націлена на Венеру. Американські вчені були на сьомому небі від щастя, коли NASA затвердило не одну, а відразу дві нові місії до нашої найближчої сусідки. Зараз, Європа не відстає та затверджує свою власну місію. Дослідники цікавляться наступними питаннями: Чи були на другій планеті океани? Чи могло в них існувати життя? або Чи досі на поверхні наявні активні вулкани? Нарешті, у нас є шанс отримати відповіді на всі ці питання.

2 червня, NASA анонсувала запуск двох апаратів до Венери протягом цього десятиліття, серед них: VERITAS, орбітальний зонд, що буде картографувати поверхню та DAVINCI+, що включає апарат, який зануриться в атмосферу планети. 10 червня, Європейське космічне агентство анонсувало власний зонд, EnVision, який буде запущений на початку 2030-х для отримання високоякісних радарних зображень поверхні планети.

«Ми в захваті від того, що наша важка праця отримала достойну винагороду», – розповідає планетолог Колін Вілсон з Оксфордського університету, Сполучене королівство, один з головних вчених команди EnVision.

Пара апаратів NASA стануть першими місіями до Венери з 1989, коли туди прибув зонд Magellan (Магеллан). Для ЄКА EnVision перша місія до другої планети з 2005 року (Venus Express). Зараз єдиний апарат, що обертається навколо Венери це – Akatsuki (Акацукі) Японського космічного агентства, що прибув туди 2015 року та вивчає атмосферу планети. «Венера перебувала в забутті занадто довго», – коментує Гакан Сведем, науковий співробітник проекту Venus Express.

Поки планетологічне комюніті святкує затвердження місій, журнал Nature вивчив питання, які вчені поставили перед новими апаратами.

Чому Венера та Земля настільки різні?

Одна з найголовніших питань, чому Венера маючі схожі до Землі розміри та знаходячись на порівняно однаковій відстані перетворилась на пекло з отруйною атмосферою, що в більшості складається з діоксиду вуглецю та температурою поверхні гарячою настільки, що може розплавити свинець. Чому це – не оазис життя?

«Чому Венера, сестра нашої планети, стала так не схожа на Землю?», – ставить собі питання планетолог Пауль Берн з Громадського університету в Ролі, штат Північна Кароліна. «Як утворився світ функціонально схожий на нашу планету, проте з кардинально іншою історією?»

Для вивчення цього питання, вчені зануряться в минуле геології планети, щоб відстежити її еволюцію. VERITAS та EnVision будуть надзвичайно важливими складовими цього процесу. Кожен апарат вивчатиме геологічну історію планети, картографуючи її поверхню своїми радарними інструментами.

Тим часом місія DAVINCI+, це – орбітальний апарат, що робитиме ультрафіолетові та інфрачервоні зображення планети. Від нього відокремиться невеликий зонд, що опуститься в атмосферу. Він братиме зразки атмосфери та шукатиме інертні гази, такі як: гелій та ксенон, які зберігаються протягом тривалого часу. «Це наш ключ до ранньої формації та еволюції планети», – пояснює Вілсон. «Ці гази можуть походити з магми, тобто з під поверхневих пластів чи вони були присутні з моменту формування? Може їх занесли сюди комети?»

Чи були на Венері океани?

Щоб зрозуміти чому Земля та Венера так сильно відрізняються, надзвичайно важливо чітко відповісти на питання: Чи була тут коли-небудь вода? Астрономи можуть віднайти сліди давньої води в атмосфері, але треба зрозуміти її походження. Це може бути наслідки випаровування океанів, після того, як планета розігрілась чи протягом усієї історії Венери вода залишалась тільки парою? Якщо підтвердиться перший варіант, то на планеті могло існувати життя.

DAVINCI+ вивчаючі атмосферу «сусідки» допоможе відповісти на це питання. Його зонд буде спускатись близько години. Він буде вимірювати показники атмосфери кожні 100 метрів спуску, щоб з високою точністю визначити склад присутніх в ній газів. Про це розповів Джеймс Гарвін, головний вчений Космічного центру NASA імені Ґоддарта в Ґрінбелті, штат Меріленд. Він також очолює місію DAVINCI+. Отримані дані будуть кращі ніж ті, що передавали радянські зонди програми Венера в 1960-х, 1970-х та 1980-х.

«Хімічні сигнатури розкажуть нам історію, тривалість та природу давніх океанів», – розповідає Гарвін. «Це окреслить для нас граничні умови. Так ми зможемо адаптувати великі кліматичні моделі та порівняти їх з картами місій VERITAS та EnVision.

Чи були на Венері континенти?

Близько 7% поверхні Венери, це – високогірні регіони, які називають терасами. Це плато, які значно піднімаються над сусідніми ландшафтами. «Це – щось схоже на земні континенти»,- каже Берн.

Стало відомо, що VERITAS буде вивчати склад терас порівнюючи кількість вулканічної породи базальту між різними регіонами. «На Землі, у часи формування континентів, велика кількість базальтів океанічної кори розплавилась через присутність води», – пояснює Сюзанна Смрекар, керівниця команди VERITAS в Лабораторії реактивного руху в Пасадені, штат Каліфорнія. «Якщо ми зможемо перевірити цю гіпотезу, то ці великі плато можуть стати давніми слідами існування води». Ці тераси могли бути континентами, які оточувала вода.

Зонд DAVINCI+ буде спускатись над терасою. Що має назву – Область Альфа та зробить близько 500 зображень під час свого зниження. Хоча космічний апарат точно зруйнується, існує незначний шанс, що він зможе витримати декілька хвилин на поверхні перед тим як його знищить надвисокий тиск та температура. Отримані зображення можуть пролити світло на природу терас. «Останні зображення повинні мати роздільну здатність у десятки сантиметрів», – коментує Гарвін.

Чи присутній на Венері вулканізм?

Дослідження попередніх зондів показали наявність вулканів на Венері, проте достеменно невідомо чи були вони активні тисячі років назад або активні й досі. VERITAS та EnVision допоможуть віднайти відповідь картографуючи поверхню. Особливі надії покладено на високоякісні зображення EnVision, які мають виявити раніше невідомі особливості поверхні.

У процесі картографування, також будуть відстежуватись ознаки вулканізму – лавові потоки. Вони взаємодіють з погодними явищами, тому ми можемо відстежити їх виверження. «Свіжі лавові потоки мають з’являтися виключно чорними або темними», – пояснює Вілсон.

Космічний апарат Akatsuki нещодавно помітив зміни у кількості поглиненого Венерою ультрафіолетового випромінення. Це – може бути індикатором вулканізму. «Зміна клімати сучасної Венери може залежить від вулканічної активності», – розповідає Масато Накамура з Інституту космічної та космонавтичної науки в місті Саґаміхара, Японія. Зараз він адміністратор проекту Akatsuki.

Чи є фосфін на Венері?

Минулого року, вчені розповіли, що вони знайшли фосфін – похідний фосфору та можлива сигнатура життя на Венері. Його походження все ще незрозуміле, але танталовими муками перед вченими  постає можливість його утворення в результаті життєдіяльності мікробних форм в атмосфері.

До результатів поставились скептично. З приводу наявності фосфіну розгорілись жаркі дебати. Останнім аргументом може стати DAVINCI+, що повинен визначити наявність фосфіну в пробах атмосфери.

«Якщо там є хоч тонна фосфіну, ми зможемо віднайти його», – коментує Гарвін.

Чи падає «сніг» на Венері?

Верхівки гір понад 2,6 кілометра мають загадковий рівень відбиття. Подібне явище спостерігається в земних горах. «Там де на певній висоті знаходиться снігова лінія», – пояснює Вілсон. Проте Венера занадто жарка для існування води, тому вчені вважають, що це може бути щось інше.

Один з варіантів – напівпровідний сніг, суміш металів з незвичайними властивостями, серед них: вісмут, телурій та сульфур, що може конденсуватись на цих піках. Добре відомо, що вони утворюються внаслідок вулканізму. DAVINCI+ повинен знайти ці речовини в атмосфері, в той час, коли VERITAS та EnVision шикатимуть їх поклади в районах з вулканічною активністю.

Можливо одного дня, дослідники будуть брати зразки прямо з поверхні цих вершин з допомогою посадкового модуля. «Це – технічно можливо», – запевнює Вілсон.

Nature (17 червня 2021)

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-01634-3

Посилання на оригінал тут