Возрождение Венеры

Венеру часто называют сумасшедшей или даже злобной сестрой Земли. Метафора, которой земляне, возможно, злоупотребляют, все же не зря пользуется популярностью. Коварная Венера прячет под плотной атмосферой множество неприятных сюрпризов. Названная именем римской богини любви и красоты, она не отличается дружелюбным характером и явно дает понять Вселенной, что гостям среди ее равнин и гор не рады. У природы на Венере нет хорошей погоды, вместо нее сущий ад: средняя температура поверхности – около 460 ℃, атмосферное давление выше земного более чем в 90 раз, на планете льют кислотные дожди, а на вершинах гор, вероятно, выпадает металлический снег.

О большей части причуд Венеры земляне узнали в XX веке: с 1960-х до середины 1980-х годов она часто принимала гостей с соседней планеты. В это время к ней отправилось более 30 миссий из СССР и США. Но, познакомившись с раскаленной Венерой ближе и узнав о ее сложном характере, земляне решили сделать перерыв в отношениях. Сейчас список посетителей Венеры неприлично короток: европейский орбитальный аппарат Venus Express с 2006 по 2014 год изучал планету, уделяя особое внимание ее атмосфере, а в данный момент ее одиночество нарушает лишь орбитальный аппарат Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) «Акацуки». И все же, спустя десятилетия, яркая Венера вернула себе былую популярность. Как ей это удалось?

«Венерианский ренессанс» начался в 2020 году, когда в атмосфере Венеры предположительно обнаружили потенциальный биомаркер жизни фосфин (подробно об этом открытии «ММ» писал в номере за декабрь 2020 года. – Ред.). Волнующее открытие тщательно изучали с технической и научной точек зрения: после публикации «первооткрывателей» венерианского фосфина появилось несколько исследований, авторы которых предлагали альтернативные сценарии, оспаривали обнаружение фосфина и задавали вопросы.

Самое свежее абиотическое объяснение фосфина в венерианских небесах – вулканическая активность. О том, что вулканы часто терзают планету извержениями, ученые догадывались давно, поскольку ее поверхность выглядит очень молодой. Очевидно, именно вулканизм время от времени проводит глобальные «омолаживающие процедуры» для космической «богини красоты», стирая ударные кратеры и другие признаки старения небесных тел.

Чтобы разобраться, планетологи из Корнелльского университета проанализировали данные по химическому составу фосфора, а также расчеты вулканической и атмосферной активности Венеры. Ученые пришли к выводу, что вулканизм потенциально может перемещать на поверхность небольшое количество фосфорсодержащих соединений из глубоких слоев мантии и отправлять их к атмосфере, где химическое вещество может вступить в реакцию с серной кислотой с последующим образованием фосфина.

Разумеется, предположение о вулканическом происхождении этого газа, как и любые другие гипотезы, ученые еще будут совершенствовать на основе данных наземных наблюдений и космических миссий. Дальнейшая судьба венерианского биомаркера в любом случае не будет простой: на сегодняшний день науке слишком мало известно о венерианской химии, чтобы можно было делать уверенные выводы. Пока фосфин на Венере повторяет судьбу неуловимого марсианского метана, наличие которого в атмосфере Красной планеты остается под вопросом с начала 2000-х – даже несмотря на то, что на Марсе постоянно «дежурят» орбитальные и посадочные аппараты.

Привлекательной астробиологической целью Венера стала не только благодаря фосфину, но и в результате исследований земной жизни. Ученые все больше узнают о возможностях живых существ на нашей планете. Оказывается, они приспосабливаются даже к самым неприятным условиям: организмы-экстремофилы способны беззаботно жить в ядерных реакторах, самоизолироваться внутри камней, наслаждаться как очень кислотной средой, так и сильно щелочной. Жизнь находит себе место и на дне океана, и высоко в облаках. В таком контексте теория о возможной обитаемости облаков Венеры, которая зародилась еще в 1967 году, наконец-то получила признание. Впрочем, как показало исследование инопланетных облаков, проведенное группой ученых под руководством Королевского университета Белфаста, воздушные замки для микроскопических венерианцев строить рано. Астрономы пришли к выводу, что в облаках этой планеты слишком сухо для жизни, и предположили, что атмосфера газового гиганта Юпитера была бы более комфортна для микроорганизмов с экстремальными наклонностями. Будущим миссиям предстоит проверить, однородна ли газовая оболочка Венеры или в ней найдутся области, в которых могли обустроиться микробы, которые миллионы лет назад мигрировали с горячей поверхности.

Конечно, не только фосфином интересна вторая планета Солнечной системы. Она интригует и тем, что обещает рассказать о прошлом и будущем Земли, ведь космические «сестры» образовались одновременно, из одного и того же вещества, на орбите одной звезды и недалеко друг от друга. Как получилось, что вторая планета стала воплощением ада, а третья – густонаселенным оазисом?

Панорама Венеры. Потоки лавы простираются на сотни километров по изрезанным равнинам, показанным на переднем плане. Фото: NASA/JPL, photojournal.jpl.nasa.gov

Сегодня популярна теория о том, что в прошлом Венера была больше похожа на Землю. Всего-то 700 млн лет назад она могла быть покрыта мелководными океанами, имела приятный климат и, возможно, даже была обитаема. Но инопланетную гармонию нарушило глобальное потепление. Возможно, всему виной геологическая случайность: слишком активные вулканы обрекли планету на такое существование. Если множество извержений произошло достаточно близко по времени, совокупный объем выделившегося углекислого газа мог спровоцировать парниковый эффект.

Изменение климата Венеры – одна из важнейших тем для ее настоящих и будущих исследований, ведь многое из того, что произошло с ней, возможно, ждет и нас. Солнце с возрастом будет становиться горячее и ярче, земные вулканы время от времени просыпаются (к счастью, они ведут себя скромнее, чем венерианские), а с естественными изменениями нашего климата сегодня «успешно» конкурируют антропогенные. Возможно, обустроив климатическую лабораторию на соседней планете, земные ученые смогут лучше представить, какой сценарий Вселенная и сами люди уготовили для Земли.

Революция в исследованиях экзопланет тоже способствовала популярности Венеры. Для инопланетного астронома, находящегося на расстоянии многих световых лет от Солнечной системы, Венера была бы практически неотличима от Земли. Мы не знаем, наблюдает ли кто-то за нами, но сами с большим интересом вглядываемся в бесконечность, надеясь найти жизнь или хотя бы подходящий для нее мир. За последние несколько десятилетий ученые открыли более 4 тыс. планет на орбитах вокруг других звезд («ММ» рассказывал об экзопланетах и индексе подобия Земле в номере за апрель 2021 года. – Ред.). Чтобы разглядеть среди них потенциально пригодные для жизни, ученым необходимо лучше понимать условия на ближайших объектах, поверхность и атмосферу которых могут исследовать автоматические посланники Земли. Изучение атмосфер планет земного типа требует больших затрат времени. Венера поможет ученым тщательно выбирать цели для будущих миссий и отсеивать из выборки экзо-Венеры ради более тщательного исследования экзопланет, похожих на Землю.

vecteezy.com

Выходит, что фосфин, благодаря которому Венера снова засияла как цель межпланетных миссий, – лишь вишенка на многослойном венерианском торте, очень вовремя украсившая его в глазах публики и, самое главное, правительств, выделяющих средства на космические исследования.

Если все пойдет по плану, гостей с Земли Венера начнет принимать уже в этом десятилетии. Первым в 2023 году к ней должен направиться аппарат Photon, который подготовит частная американская компания Rocket Lab. За ним в декабре 2024 года последует индийский орбитальный аппарат «Шукраяан-1», цель которого – изучение химии венерианской атмосферы. Дуэт космических аппаратов NASA DAVINCI+ и VERITAS отправится в путь в период с 2028 по 2030 год. Тезка деятеля эпохи Возрождения погрузится в атмосферу Венеры и в течение 63-минутного спуска будет изучать ее химический состав (и даже попробует найти фосфин). Его коллега VERITAS останется на орбите, где будет вглядываться в плотное одеяло облаков Венеры и изучать геологию и топографию ее поверхности.

Художественное видение этапов спуска зонда DAVINCI. Фото: NASA/GSFC, wikipedia.org

Россия планирует вернуться на Венеру с амбициозной миссией «Венера-Д», запуск которой предполагается в 2029 году. В состав миссии войдут, как минимум, орбитальный и спускаемый аппараты. И, наконец, в начале 2030-х годов ESA отправит к Венере орбитальный аппарат EnVision, целью которого будет формирование целостного представления о планете: от ее ядра до верхних слоев атмосферы. Но и это еще не все в программе визитов: российский миллиардер Юрий Мильнер планирует профинансировать поиски примитивной жизни в облаках второй планеты.

Пока же аппарат «Акацуки» занимается исследованиями климата и погоды планеты, вот только инструменты, необходимые для анализа астробиологического потенциала, он, к сожалению, не захватил, поэтому о фосфине нетерпеливым землянам ничего рассказать не сможет. Зато уже в ближайшие годы готовящиеся миссии совместными усилиями начнут писать для нас яркий и точный портрет «сестры» Земли, благодаря которому мы наверняка найдем ключи к прошлому и будущему нашей планеты и узнаем много нового о жизни во Вселенной.