Nauka

Bogini po przejściach

Co się przydarzyło Wenus

Niegościnny krajobraz odtworzony na podstawie danych z amerykańskiej sondy Magellan. Niegościnny krajobraz odtworzony na podstawie danych z amerykańskiej sondy Magellan. materiały prasowe
Kiedyś podobna do Ziemi, dziś jest bezwodną planetą rozgrzaną do piekielnych temperatur. Agencje kosmiczne planują misje mające wyjaśnić, co się przydarzyło Wenus.
Projekt balono-samolotu przeznaczonego do badań atmosfery Wenus. Ciemne prostokąty to panele słoneczne.materiały prasowe Projekt balono-samolotu przeznaczonego do badań atmosfery Wenus. Ciemne prostokąty to panele słoneczne.

Układ Słoneczny można porównać do stadionu, na którym Wenus i Ziemia biegną po drugim i trzecim torze od środka (pierwszy jest zarezerwowany dla Merkurego). Co 584 dni szybciej biegnąca Wenus dogania Ziemię i ją wyprzedza. Gdy się zbliża, widzimy ją na niebie jako Gwiazdę Wieczorną; gdy się oddala – jako Gwiazdę Poranną. Jest najjaśniejszym po Słońcu i Księżycu ciałem niebieskim i naszą najbliższą sąsiadką (zbliża się do Ziemi na 42 mln km, podczas gdy drugi z kolei Mars tylko na 55 mln km). W Układzie Słonecznym jest ciałem najbardziej podobnym do naszego. Przy prawie takich samych rozmiarach i zbliżonej masie (odpowiednio 95 proc. i 82 proc. średnicy i masy Ziemi) była wręcz uważana za jego bliźniaczkę. Zaledwie tyle o niej wiedzieliśmy. Do epoki lotów kosmicznych.

Zaskoczenia

Złoty okres eksploracji Wenus przypadł na lata 1962–85 – badały ją wówczas liczne sondy radzieckie i amerykańskie. Z zebranych informacji wyłonił się jednak obraz na tyle zniechęcający, że uwaga agencji kosmicznych skupiła się na innych obiektach.

Powodów do zniechęcenia było wiele. Atmosfera Wenus składa się z dwutlenku węgla z niewielką (3,5 proc.) domieszką azotu oraz śladowymi dodatkami pary wodnej i innych gazów. Ma tak dużą gęstość, że ciśnienie u jej podstawy jest prawie stukrotnie większe od ziemskiego (takie samo panuje na głębokości kilometra pod powierzchnią morza). Ta niezwykle gruba kołdra wywołuje najsilniejszy w Układzie Słonecznym efekt cieplarniany, za sprawą którego powierzchnia planety rozgrzewa się do ponad 460 st. C, powyżej temperatury topnienia ołowiu i cynku. Jak podaje NASA, dobowe i roczne wahania temperatury, a także różnica między temperaturą obszarów przyrównikowych i podbiegunowych są na Wenus tak nieznaczne, że nie udało się ich wiarygodnie pomierzyć. Nie ma więc gdzie się ochłodzić, a ponurym dopełnieniem tego obrazu są unoszące się w atmosferze obłoki złożone z kropelek kwasu siarkowego.

Wielkim zaskoczeniem było też to, że – w przeciwieństwie do Ziemi – Wenus nie generuje własnego pola magnetycznego i jest wystawiona na bezpośrednie działanie tzw. wiatru słonecznego, czyli wyrzucanych ze Słońca cząstek o wysokich energiach. Listę największych niespodzianek domyka jej niezwykle powolny ruch wirowy: nasza sąsiadka obraca się wokół osi raz na 243 ziemskie doby, osiągając na równiku prędkość zaledwie 6,5 km/godz., co w Układzie Słonecznym jest rekordem absolutnym. Mało tego – wiruje w przeciwną stronę niż pozostałe planety, z wyjątkiem Urana, który nie tyle wiruje, co „toczy się po orbicie”.

Spojrzenia

Po 1985 r. Wenus była celem zaledwie trzech misji. Efektem prac krążącego wokół niej w latach 1990–94 amerykańskiego próbnika Magellan jest sporządzona za pomocą radaru mapa planety, która uwidacznia szczegóły o rozmiarach około kilometra. 80 proc. wulkanicznej pustyni, jaką jest powierzchnia Wenus, zajmują równiny lawowe upstrzone olbrzymimi wulkanami tarczowymi. Podczas gdy na Ziemi wulkany grupują się na brzegach płyt tektonicznych (słynny „Pierścień Ognia” wokół Pacyfiku), na Wenus są chaotycznie rozrzucone, zupełnie jakby wenusjańska skorupa stanowiła jednolitą warstwę wolną od tektoniki płyt. Równie chaotycznie umiejscowione kratery uderzeniowe są stosunkowo nieliczne i nie wykazują śladów erozji, co oznacza, że powierzchnia Wenus jest geologicznie młoda. Zdaniem specjalistów równiny lawowe powstały nie dawniej niż kilkaset milionów lat temu, a ewentualnych śladów odleglejszej historii planety można szukać jedynie na wznoszących się ponad dwa kilometry nad nimi wenusjańskich wyżynach.

Dwanaście lat po zakończeniu misji Magellana na orbitę wokół Wenus wszedł europejski próbnik Venus Express. Najważniejszym wynikiem jego sześcioletnich badań jest stwierdzenie, że z atmosfery planety nieustannie wycieka wodór zmieszany w stosunku 2:1 z tlenem. Ponieważ taką mieszaninę otrzymuje się, gdy wiatr słoneczny rozbija cząsteczki pary wodnej, świadczy to o postępującej utracie wody, której kiedyś musiało być na Wenus znacznie więcej niż obecnie. Wenusjańskie obłoki są częściowo przezroczyste w podczerwieni, dzięki czemu próbnik mógł sporządzić mapę pozwalającą zgrubnie różnicować minerały znajdujące się na powierzchni planety. Jej porównanie z analogicznymi mapami Ziemi sugeruje obecność granitów, które na naszej planecie powstają dzięki aktywnej tektonice płyt.

Od 2015 r. atmosferę Wenus bada japoński próbnik Akatsuki (Świt), wykonując szczegółowe zdjęcia jej poszczególnych warstw. Odtwarzana na tej podstawie cyrkulacja atmosferyczna okazuje się znacznie bardziej zawiła, niż oczekiwano, i ciągle przynosi nowe niespodzianki. Bodaj największą zagadką jest olbrzymia prędkość rotacji górnych warstw atmosfery. Wirują one kilkadziesiąt razy szybciej niż sama Wenus i wydawałoby się, że powinny choćby nieznacznie wyhamowywać pod jej wpływem. Akatsuki nie zaobserwował jednak żadnego spowolnienia, co oznacza, że na atmosferę działa jakiś nieznany czynnik rozpędzający, równie skuteczny w działaniu jak „planetarny hamulec”.

Rozpoznania

Zebrane dotychczas informacje o Wenus są raczej skąpe i słabo ze sobą powiązane. Jednak zdaniem Davida Grinspoona, planetologa z Planetary Science Institute w Tucson i członka zespołu Venus Express, już teraz trzeba formułować hipotezy dotyczące przyczyn rozejścia się jej historii z historią Ziemi. Z jednej strony po to, by jak najlepiej planować przyszłe misje badawcze, z drugiej zaś – by rozbudowywać ciągle jeszcze raczkującą teorię ewolucji planet.

Grinspoon zwraca przede wszystkim uwagę na niewątpliwe podobieństwo początków historii Ziemi i Wenus. Obie planety powstały jako obiekty praktycznie bezwodne. Woda znalazła się na nich dzięki impaktom chaotycznie biegających po Układzie Słonecznym komet i asteroid, które musiały trafiać w Wenus równie często jak w Ziemię.

O rozbieżności losów siostrzanych planet zadecydowało Słońce, które od swych narodzin stopniowo zwiększa jasność (jak zresztą wszystkie gwiazdy). Dla nas wzrost ten był do tej pory niegroźny (poważnych skutków możemy spodziewać się dopiero za miliard lat), ale na znacznie silniej ogrzewanej Wenus rozegrał się prawdziwy dramat. Według jednej z hipotez wraz ze wzrostem temperatury planety szybko rosło tempo parowania mórz, co doprowadziło do niekontrolowanego efektu cieplarnianego (ang. runaway greenhouse) wspomaganego przez wydobywający się z wulkanów dwutlenek węgla. Cała woda trafiła do atmosfery, skąd ulotniła się w przestrzeń międzyplanetarną dzięki procesowi uchwyconemu przez Venus Express. Jest też jednak możliwe, że ciekłej wody nie było na Wenus nigdy i że wczesna historia naszej kosmicznej sąsiadki potoczyła się nieco inaczej.

Problem wody to wystarczający, lecz nie jedyny powód, by na serio myśleć o naukowych powrotach na Wenus. Na wyjaśnienie czekają dziwaczna rotacja i brak pola magnetycznego tej planety; nieznane są też przyczyny, dla których zalała ją lawa. Jeśli młoda Wenus rzeczywiście była zasobna w ciekłą wodę, to warunki do rozwoju życia były na niej nie gorsze niż na Ziemi.

Można przypuszczać, że w miarę rozgrzewania się i odwadniania wenusjańskiego globu jakieś ekstremofile skolonizowały górne warstwy atmosfery. Być może właśnie one wytwarzają zagadkowe ciemne smugi, doskonale widoczne na tle jasnych chmur na zdjęciach wykonanych przez Akatsuki. Ta nieco ekstrawagancka hipoteza także zasługuje na weryfikację. Rośnie wreszcie atrakcyjność Wenus jako poligonu do testów teorii, która umożliwi selekcję ziemiopodobnych planet pozasłonecznych pod kątem ich zdolności do wytwarzania i utrzymywania biosfer.

Wyjaśnienia

Wkrótce w stronę Wenus ruszy fala próbników, na której czele znajdzie się hinduski Shukrayaan (Pojazd Wenusjański). Głównym celem jego misji będą badania atmosfery (prowadzone m.in. z pokładu swobodnie dryfującego balonu) oraz radarowe badania powierzchni planety; na rozstrzygnięcie czeka międzynarodowy konkurs na szczegółowe projekty naukowe. Start Shukrayaana jest planowany na 2023 r.

NASA przygotowała projekty misji VERITAS i DA VINCI. Jeśli zostaną zatwierdzone, co ma nastąpić w 2021 r., to przynajmniej jedna z nich może rozpocząć się w 2025 r. Próbnik DA VINCI opadnie na spadochronie na jedną z wenusjańskich wyżyn. Podczas opadania przeprowadzi pomiary izotopowego składu atmosfery, które mają między innymi wyjaśnić, czy Wenus rzeczywiście utraciła ocean, a jeśli tak – to kiedy do tego doszło. W końcowej fazie lotu wykona zdjęcia terenu z rozdzielczością paru metrów. Celem VERITAS jest zebranie informacji o dawnych i obecnych procesach geologicznych kształtujących powierzchnię Wenus oraz identyfikacja ewentualnych śladów wody.

Do powrotu na Wenus szykują się także Rosjanie, którzy we współpracy z NASA przygotowują misję Wenera-D. Badania planety mają być prowadzone przez orbiter, lądownik i stację meteorologiczną; rozważana jest też opcja użycia balono-samolotu VAMP (Venus Atmospheric Maneuverable Platform), który mógłby miesiącami podróżować przez atmosferę. Na uwagę zasługuje bazująca na węgliku krzemu (karborundzie) elektronika stacji meteorologicznej, której czas pracy zaplanowano na kilka tygodni (przewidywany czas pracy klasycznej elektroniki lądownika to zaledwie kilka godzin). Misja ma m.in. wyjaśnić szybką rotację górnej atmosfery oraz opisać chemiczne oddziaływania między atmosferą i powierzchnią Wenus. Jednym z ewentualnych zadań VAMP byłoby wyjaśnienie natury ciemnych smug atmosferycznych. Start Wenery-D nastąpi nie wcześniej niż w 2026 r.

Współpracę z NASA nawiązała również Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) i aktualnie obie instytucje uzgadniają plany badań aktywności geologicznej Wenus, obejmujące m.in. radarowe sondowanie gruntu do głębokości 100 m. Zrealizować je ma orbiter EnVision, którego datę startu ustalono wstępnie na 2032 r.

Plany są imponujące. Trzeba jednak pamiętać, że nawet jeśli wszystkie wenusjańskie misje zakończą się pełnym powodzeniem, będzie to dopiero początek. Pierwszy krok na długiej drodze, która – miejmy nadzieję – doprowadzi do poznania źródeł różnorodności planet ziemiopodobnych. A także zrozumienia, jakie aspekty ich ewolucji umożliwiają pojawienie się i ewolucję życia.

Więcej na ten temat
Reklama

Czytaj także

Współczesny

Po co właściwie żyjemy? Jaki jest sens życia?

Cóż bardziej jałowego niż pytanie o sens życia? Brzmi patetycznie, a nawet infantylnie. Dorośli unikają takiej frazeologii, jedynie młodzież czasami na nią się jeszcze nabiera. Tylko właściwie dlaczego pytanie o sens życia wzbudza zażenowanie?

Jan Hartman
25.09.2018
Reklama

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną