Случай для поездки на Венеру

Дэвид Гринспун выглядел так, как будто кто-то умер. Это был январь 2017 года, и астробиолог только что получил плохие новости.

Связанный контент

• Чтобы понять экзотические экзопланеты, мы должны начать с нашего собственного двора
• Когда люди начинают колонизировать другие планеты, кто должен отвечать за это?
• Ученые обнаружили семь планет размером с Землю, вращающихся вокруг ближайшей звезды

НАСА недавно объявило результаты своего конкурса Discovery Program, который определит, куда агентство отправит свой следующий космический зонд. Варианты: две миссии астероида или два отдельных орбиты Венеры (другой вариант включал инфракрасный космический телескоп). Гринспун исследовал Венеру большую часть своей 30-летней карьеры. Но НАСА, к его огорчению, ушло с астероидами.

«Люди говорят о том, чтобы найти Землю 2.0», - сказал мне Гринспун на зимнем собрании Американского астрономического общества, в его голосе было разочарование. «У нас есть Земля 2.0, и мы ее игнорируем».

За последние 65 лет НАСА отправило на Марс девять орбитальных аппаратов и восемь посадочных аппаратов или роверов, что вызвало волну общественного восхищения Красной планетой. За тот же период агентство отправило всего три орбитальных аппарата на Венеру, планету, размеры и масса которой настолько близки к нашей, что ее часто называют «близнецом Земли». Это позор, говорит Гринспун, потому что у Венеры есть потенциал рассказать нам гораздо больше как о нашей собственной планете, так и о земных мирах вокруг других солнц.

Сегодня Венера представляет собой тлеющую смертельную ловушку с густой атмосферой, которая удерживает тепло в экстремальной версии собственного эффекта глобального потепления Земли. Но когда-то здесь находились жидкие океаны, и, возможно, это была первая обитаемая планета Солнечной системы. Понимание того, что заставило Венеру выйти из-под контроля, может помочь ученым понять, как более благоприятные для жизни планеты могут оставаться гостеприимными, а также дать представление о том, с чем может столкнуться Земля, если наша собственная атмосфера отклонится слишком далеко от курса.

«Невероятно убедительно с научной точки зрения понять планету, которая по существу находится в той же части Солнечной системы, того же размера, что и Земля, и той же массы Земли, и в то же время настолько отличается», - говорит геолог-планет Дэвид Сенске, исследователь из НАСА. Лаборатория реактивного движения в Калифорнии, которая работала с Grinspoon. Сенске тоже уже смотрит на следующую потенциальную миссию Венеры.

Но после последнего поражения Гринспун не так уверен. «В конце концов, это произойдет, но я не задерживаю дыхание», - говорит он. «Как и Чарли Браун, я много раз бегал, чтобы пнуть этот футбол, и оказался на земле, глядя в небо, удивляясь тому, что случилось».

Крепкий орешек

Когда дело доходит до обитаемых миров, астрономы стремятся сосредоточиться на том, что известно как зона Златовласки, или зона обитаемости: эта узкая полоса пространства, в которой планета не является ни слишком горячей, ни слишком холодной для существования жидкой воды на поверхности. Вот почему экзопланеты, вращающиеся вокруг своих звезд на правильном расстоянии - как три из семи планет в недавно обнаруженной системе TRAPPIST-1 - имеют тенденцию привлекать большое внимание. Мы надеемся, что в итоге получится именно та каша, которая может поддерживать жизнь.

Условия Земли, конечно, считаются идеальными для укрытия жизни. Но если Земля - ​​идеал, то Венера - довольно близкое соответствие. Утренняя звезда диаметром 7500 миль лишь немного меньше Земли и немного менее массивна. И, несмотря на нынешний сухой климат, наблюдения миссии НАСА "Пионер" показали, что планета когда-то имела жидкий океан, а модели, над которыми работал Гринспун, предполагают, что океан мог существовать в течение миллиардов лет, давая жизни достаточно времени для развития.

В какой-то момент, однако, атмосфера планеты взяла верх. Переизбыток углекислого газа вызвал экстремальный эффект глобального потепления, который привел к разрушению наиболее обитаемых регионов планеты. Сегодня температура на поверхности достигает 470 градусов по Цельсию, а давление на поверхность дробления сравнимо с тем, что вы найдете более чем в полумиле под земным океаном. Плотные облака серной кислоты только делают планету более пугающей.

Это может помочь объяснить, почему НАСА не решается вкладывать средства в исследование планеты, предпочитая обратить свое внимание на менее угрожающий Марс или другие части Солнечной системы. Когда дело доходит до понимания того, как планета стала такой адской, «Венера - крепкий орешек», - говорит Сенске.

По словам Джима Грина, директора отдела планетарных наук НАСА, одна из причин, по которой агентство в последние годы уклоняется от Венеры, заключается в большом количестве потенциальных целей, доступных для исследования. «У нас такое смущение богатством в этой солнечной системе», - говорит Грин. Финансирование, как всегда, является еще одной проблемой: «У нас так много вещей, которые мы хотим сделать, что мы просто не можем сделать все это».

И все же Грин настаивает на том, что космическое агентство не навсегда отказалось от двойника Земли. «Мы серьезно относимся к Венере - мы всегда относились серьезно к Венере», - говорит он. Он отмечает, что НАСА также взяло короткий перерыв на Марсе, прежде чем погрузиться в последнюю миссию «Любопытство» и орбитальные аппараты. Конечно, разрыв Красной планеты длился менее десяти лет - в то время как последняя миссия НАСА «Венера», Магеллан, завершилась в 1994 году.

Венера, возможно, не созрела для жизни сегодня, но она могла бы помочь ученым выяснить, что искать, когда они исследуют потенциально обитаемые миры за пределами Солнечной системы. Понимание того, насколько нисходящая спираль планеты связана с ее местоположением и насколько зависит от других характеристик, может помочь ученым выяснить, какой из каменистых миров размером с Землю вокруг других звезд может быть обитаемым, а какой может оказаться еще одной Венерой.

«Если мы хотим знать, как потерять обитаемость на внутренней границе обитаемой зоны, нет лучшего места, чем Венера», - говорит Гринспун.

Ученые Exoplanet только начинают изучать облачную атмосферу далеких миров, уделяя особое внимание более массивным газовым гигантам. За последнее десятилетие они обратили космический телескоп Хаббла к экзоатмосферам, а предстоящий телескоп Джеймса Уэбба НАСА должен помочь разделить облака еще дальше, когда он запустится в 2018 году. По мере того как наша способность исследовать атмосферу экзопланет улучшится, облака Венеры могут помочь мы расшифруем другие скалистые экзопланеты.

«Это действительно сводится к атмосферной характеристике этих миров, чтобы знать, на что это похоже. Это станет ключевым моментом в будущем », - говорит Ханна Уэйкфорд, ученый-экзопланет в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА, который исследует атмосферы миров за пределами Солнечной системы. «Понимание критических различий между нашими двумя планетами - это действительно важная вещь, которую мы должны делать».

Венера восходит?

Хотя НАСА не отправляло миссию на Венеру в течение почти 30 лет, агентство постоянно следило за планетой. Галилей и Кассини оба пролетели мимо на пути к внешним планетам, и Мессенджер пробрался по дороге к Меркурию.

На самом деле, США могут помочь с следующей российской миссией на Венеру. Позднее на этой неделе группа ученых, спонсируемых НАСА, встретится с Институтом космических исследований Российской академии наук, чтобы продолжить работу над предполагаемой миссией «Венера-Д» к двойнику Земли, согласно недавнему пресс-релизу. Ранее в этом году Объединенная научная группа по науке определила свои общие научные цели для планеты, которые они изложили в докладе, опубликованном в прошлую пятницу.

Миссия под руководством России, полное имя которой Венера-Долгоживущая (что означает «длительный»), планирует сбросить посадочный аппарат на поверхность, а также развернуть орбитальный аппарат для проведения собственных исследований. Согласно январскому отчету, научные задачи миссии будут сосредоточены на ключевых вопросах об атмосфере и ее взаимодействии с поверхностью. Сенске, который является сопредседателем команды, говорит, что спускаемый аппарат будет напоминать русские приземлители прошлого, выжившие в течение нескольких часов на поверхности - подвиг сам по себе.

«Главный вопрос для Венеры - о механизмах, которые отличают ее от Земли», - говорит по электронной почте член российской команды и ученый-планетолог Михаил Герасимов. «Существует глобальный практический интерес к тенденции развития Земли». Другими словами, изучение Венеры могло бы помочь ученым определить, может ли Земля однажды оказаться на пути изменения климата и не вернуться.

Это глобальное беспокойство объединяет Россию и США в связи с предложенной миссией на Венеру, несмотря на изменение политического климата в последние несколько лет. В то время как миссия не подтверждена и не будет запущена до 2025 года, Грин, казалось, не беспокоился о том, что американская политика может повлиять на ее жизнеспособность. «В каком-то смысле наука - это та радостная вещь, которая продолжается независимо от политики», - говорит он, указывая на то, как ученые из обеих стран продолжали работать вместе в годы «холодной войны». Он также подчеркнул «прекрасные отношения» НАСА с его российским коллегой, когда дело доходит до Международной космической станции.

«То, что сделали наши космические страны, сотрудничая и работая вместе, действительно заслуживает Нобелевской премии мира», - говорит он.

Если это действительно продвинется вперед, Venera-D может помочь вернуть Венеру на передний план планетарной науки, поскольку миссия стремится ответить на вопросы об эволюции Земли и других обитаемых планет во вселенной. Как указывает Гринспун, «есть разница между размером с Землю и земным». Определение того, что это за разница, может помочь нам понять, какой из миров, вращающихся вокруг близлежащих звезд, действительно пригоден для обитания.

Будучи частью полдюжины неудачных предложений миссии Венеры за свою карьеру, Гринспун все еще осторожен, что текущее предложение миссии принесет свои плоды. Но другие остаются обнадеживающими. «Время Венеры приближается», - говорит Сенске. "Оставайтесь в курсе. Я думаю, что Венера здесь поднимается.