Венера: от тропического рая к преисподней
О самой яркой и красивой утренней и вечерней звезде на земном небосводе знали с глубокой древности. Правда, многие народы тогда – в частности, римляне, египтяне, греки – считали, что это две разных планеты, утром появляется одна, а вечером – другая, и называли их разными именами. Другие же, даже более ранние цивилизации – древние шумеры, майя – знали, что это одна и та же планета.
Долгое время Венера считалась планетой, очень похожей на Землю. Еще Ломоносов в 1761 году, наблюдая прохождение Венеры между Солнцем и Землей, в момент схождения планеты с солнечного диска заметил вокруг неё светящийся ободок, и записал вывод, что «планета Венера окружена знатною воздушною атмосферою, таковой (лишь бы не большею), каковая обливается около нашего шара земного...»
Не имея возможности разглядеть поверхность нашей ближайшей соседки в телескопы из-за плотного слоя облаков, ученые считали, что атмосфера Венеры, подобно земной, состоит из азота и кислорода, а её климат, учитывая близость к Солнцу, представляет собой аналог мезозойской эры Земли – жаркий и влажный. Океаны, тропические леса, гигантские ящеры, а, возможно, и более развитые животные – всё это представлялось совершенно реальным вплоть до середины XX века.
В 1961 году в СССР был снят фильм «Планета бурь» по одноименной повести Александра Казанцева, где космонавты, отправившиеся на Венеру, нашли её именно такой: много воды, богатая растительность и звери, похожие на динозавров.
Только когда появились радиотелескопы, представления о Венере стали меняться. Было установлено, что Венера вращается гораздо медленнее Земли: венерианские сутки длятся больше года.Также выяснилось, что планета вращается по часовой стрелке, т.е. в обратном направлении, с востока на запад. Если бы она вращалась так же, как Земля, то почти всегда была бы повернута к Солнцу одной и той же стороной, а благодаря своему обратному вращению Венера подставляет Солнцу то один, то другой бок, меняя их через каждые 117 земных суток.
Но главное: были сделаны измерения температуры планеты и получена ошеломляющая цифра: 326 градусов по Цельсию (микроволновые наблюдения Майера). Правда, результаты исследований противоречили друг другу: наблюдения, сделанные А. Д. Кузьминым, показали гораздо более низкие температуры.
Выяснить точно, что из себя представляет наша соседка, можно было только одним способом: отправить на Венеру зонд, который сумел бы произвести прямые измерения ее характеристик.
Этой работой занялся Советский Союз. Первые три попытки окончились неудачей; наконец, 18 октября 1967 года зонд под названием «Венера-4» вошел в атмосферу планеты. Конструкторы аппарата еще питали довольно оптимистические надежды: он строился из расчета температуры 270° С, состава атмосферы на 80-85% – из азота, была даже предусмотрена возможность приводнения. На всякий случай зонду добавили запас прочности, позволяющий выдержать давление до 20 атмосфер.
В результате аппарат из алюминиевого сплава на высоте 28 км над поверхностью прекратил передачу данных, ведь температура за бортом составляла уже 262 °C, а давление — 18 атмосфер. Тем не менее капсула успела передать на Землю первые прямые измерения температуры, давления, плотности и провела 11 автоматических химических экспериментов для анализа атмосферы. Обнаружилось, что атмосфера Венеры на 95% состоит из углекислого газа, и в сочетании с данными, полученными американским зондом «Маринер-5», было установлено, что давление на поверхности намного выше ожидаемого: от 75 до 100 атмосфер.
Эти открытия означали, что все представления о Венере как о «запасной планете», пригодной для жизни землян, можно было выбросить на помойку. Для многих ученых всего мира это стало тяжким разочарованием, а руководитель проекта Александр Бабакин сказал тогда: «Мы осиротели... Мы одни в нашей Солнечной системе, совсем одни!»
Теперь ученые продолжили исследования Венеры для того, чтобы найти ответ на вопрос: почему же планету, которая произошла из того же облака газов и пыли, что и Земля, находящуюся на благоприятном для возникновения жизни расстоянии от Солнца, – постигла столь печальная участь? Что, как говорится, «пошло не так»?
Первым аппаратом, благополучно спустившимся на поверхность Венеры (и вообще первым в мире устройством, достигнувшим поверхности другой планеты), был зонд «Венера-7». Он был построен уже с учетом вновь открывшихся реалий: корпус - из титанового сплава, рассчитанный на давление до 180 атмосфер и перегрузку свыше 300 единиц, улучшенная теплоизоляция позволяла аппарату функционировать на поверхности планеты - при максимальном давлении и внешней температуре до 530°С - в течение не менее 30 минут. Увы, аппарат смог передать только температуру поверхности, которая оказалась равной 475±20°С, давление – 90±15 атмосфер.
Только 5 марта 1982 года, с зонда "Венера-14" было получено цветное панорамное изображение венерианского пейзажа:
Раскаленная пустыня, плотное, абсолютно непрозрачное небо, состоящее из углекислого газа – ни звезд, ни Солнца, ни теней. Только ядовитые сернокислые облака, рассеянный красноватый свет повсюду и ни капли воды. Воображаемый когда-то рай оказался преисподней.
Углекислая атмосфера Венеры действует подобно стеклу в теплице: она, пропуская свет, задерживает тепло - и создает такой сильный парниковый эффект, что свинец на поверхности планеты - плавится, а горы - светятся в темноте:
Однако анализ заборов грунта, сделанные «Венерой-14», показал, что порода поверхности планеты – аналог земного океанического базальта.
Этот факт подтвердил теорию о том, что когда-то на Венере были океаны, но потом исчезли, испарились. И все же – почему образовавшиеся от испарений облака водяного пара не задержали воду на Венере, как задерживают её на Земле? Для ответа на этот вопрос нужны были новые исследования.
В XXI веке ученые стали располагать технологиями, позволяющими «увидеть» поверхность Венеры, не спускаясь на столь негостеприимную планету и не жертвуя зондом – к тому же ни один из аппаратов не смог проработать на Венере больше двух часов. 9 ноября 2005 года запущен зонд «Венера-экспресс», обладающий новейшим оборудованием: с помощью инфракрасного излучения зонд может «заглянуть» под плотные облака и, оставаясь на безопасной для своей работы высоте, передать на Землю подробное изображение венерианской поверхности:
Впервые ученые могут составить трехмерную карту Венеры.
Но это далеко не все возможности аппарата: исследуя атмосферу нашей соседки, «Венера-экспресс» открыл в ней частицы гелия, водорода и кислорода, улетающие в космическое пространство. Их немного, но раз процесс продолжается до сих пор – значит, раньше элементов, из которых состоит вода, было гораздо больше – еще одно подтверждение, что миллиарды лет назад на Венере были океаны.
Почему же частицы водяного пара улетают в космос?
Еще в далеком 1962 году американская АМС «Маринер-2» выяснила, что Венера не имеет магнитного поля. Ученые считают, что оно не может образоваться из-за слишком медленного вращения планеты.
На Земле магнитное поле образуется из-за довольно быстро вращающегося железного ядра, и именно оно защищает нашу атмосферу от «сдувания» в космическое пространство солнечным ветром. Если бы не мощный магнитный «щит» Земли, наша атмосфера могла бы заметно «похудеть». Венера же – не окружена магнитосферой, поэтому верхние слои её воздушной оболочки вместе с частицами водяного пара постоянно улетучиваются:
Так за миллиарды лет почти вся вода, существовавшая когда-то на Венере, сначала испарилась, а затем улетела в космос, выталкиваемая давлением солнечного ветра.
Следующий вопрос – откуда в атмосфере Венеры взялось так много углекислого газа?
«Венера-экспресс», заглядывая пучком инфракрасных лучей под облака. Установил, что 85% поверхности Венеры – горы и долины, каменные глыбы и кратеры – состоят из лавы. Получается, что когда-то на Венере разом происходило извержение тысяч вулканов. Что могло спровоцировать такое явление?
Дело в том, что кора этой планеты, в отличие от земной, цельная. Земная кора состоит из нескольких тектонических плит,
и наибольшая сейсмическая активность наблюдается именно в тех районах, где плиты сходятся или расходятся, высвобождая накопившийся в недрах жар.
На Венере же, благодаря отсутствию тектоники, в течение миллионов лет жар все накапливался, пока наконец давление пылающей мантии планеты не достигло критической величины: тогда лава стала неудержимо извергаться по всей поверхности, перемалывая кору и высвобождая триллионы тонн углекислого газа. А поскольку углекислый газ сравнительно тяжелый, то он и обволок в конце концов планету, создав ту самую плотную оболочку, которую мы наблюдаем теперь.
Новейший аппарат сделал еще одно удивительное открытие: в атмосфере нашей соседки, несмотря на крайне медленное вращение самой планеты, бушуют сильнейшие ураганы, скорость которых достигает 100 м/с. По сравнению с такими ветрами любой, даже самый страшный ураган на Земле (около 40 м/с) покажется легким бризом. Вот изображение двух огромных торнадо, бушующих на южном полюсе Венеры:
Происхождение столь мощных бурь ученые объясняют постоянным образованием очень горячего пара в атмосфере, которая намного плотнее земной.
Венеру, несмотря на её враждебный нрав, продолжают изучать. Считается, что она может содержать множество тайн о природе жизни на Земле. Может быть, именно Венера в прошлом послужила инкубатором земной жизни? Часть астробиологов уверены, что так и было.
Может ли Землю в будущем ждать такая же участь?
Пожалуй, что копией Венеры Земля не станет: благодаря тектонике коры нашей планеты вряд ли на Земле возможны столь мощные извержения лавы: жар от ядра постепенно высвобождается через щели между плитами, что остужает нашу планету. А, значит, на Земле не будет такой плотной углекислой атмосферы.
Однако, если Солнце когда-нибудь станет ближе, а Земля будет вращаться гораздо медленнее и потеряет свое магнитное поле, то, возможно, через миллиарды лет наша планета будет похожа на венерианскую пустыню.
Но до того времени у нас целые миллиарды лет в запасе.
Продолжим путешествие: следующая остановка - Земля и благодаря чему на ней смогла появиться жизнь.
Если понравилась публикация - ставьте лайк, делитесь в соцсетях и подписывайтесь, заходите на мой канал "Космическое путешествие" на Дзене.