Kolejne misje na Wenus opowiedzą nam o światach nadających się do zamieszkania w innych miejscach

NASA/Jet Propulsion Laboratory-Caltech i NASA

Kiedy misje DAVINCI+ i VERITAS na Wenus były: otrzymał zielone światło od NASA w zeszłym tygodniu społeczność naukowa była oszołomiona. Większość spodziewała się, że NASA, która od 30 lat nie wysłała specjalnej misji na Wenus, do końca dekady wyśle ​​ze Słońca co najmniej jedną misję na drugą planetę. Jednak dwie misje zaskoczyły wszystkich.

Być może NASA przewidziała coś, nad czym dopiero się zastanawiamy: DAVINCI+ i VERITAS będą miały ogromny wpływ nie tylko na eksplorację Wenus i Układu Słonecznego, ale także na nasze zrozumienie nadających się do zamieszkania, niosących życie światów na zewnątrz nasz układ słoneczny.

Ponieważ nasze odkrycia dotyczące egzoplanet wciąż się nawarstwiają (i zauważyliśmy) ponad 11 000 możliwych egzoplanet do tej pory) musimy dowiedzieć się, czy planeta wielkości Ziemi z większym prawdopodobieństwem będzie wyglądać jak Ziemia, czy może bardziej przypominać Wenus. Nie wiemy, który z tych wyników jest oczekiwany lub prawdopodobny, mówi Paul Byrne, planetolog z North Carolina State University. Aby się tego dowiedzieć, musimy znacznie lepiej zrozumieć Wenus.

Większość naukowców zgodziłaby się, że każda egzoplaneta nadająca się do zamieszkania musiałaby mieć wodę.

Przy temperaturach powierzchni 471 °C i ciśnieniu powierzchniowym 89 razy większym niż ziemskie, wydaje się niemożliwe, aby woda mogła kiedyś istnieć na Wenus. Ale Wenus i Ziemia są mniej więcej tej samej wielkości, w tym samym wieku, a naszym zdaniem są one wykonane z porównywalnych materiałów i urodziły się w bardzo podobnych warunkach wyjściowych. Wenus jest o 30% bliżej Słońca niż Ziemia, co jest znaczące, ale nie przytłaczające. A jednak po 4,5 miliarda lat te dwie planety radziły sobie zupełnie inaczej.

W rzeczywistości istnieje coraz więcej dowodów na to, że Wenus mogła być domem dla wody dawno temu. Misje Pioneer Venus rozpoczęte w 1978 roku wykonały kilka kuszących pomiarów stosunku deuteru do wodoru w atmosferze, co sugeruje, że Wenus z czasem straciła tonę wody. Ale nigdy nie mieliśmy właściwej misji, która mogłaby zbadać tę historię wody na Wenus, poszukać pradawnych cech przepływu wody na powierzchni lub zrozumieć, czy posiada ona warunki geologiczne i klimatyczne, które są niezbędne dla wody i warunków mieszkaniowych. .

Mogły istnieć dwa nadające się do zamieszkania światy obok siebie przez nieznany czas w naszym Układzie Słonecznym, mówi Giada Arney, zastępca głównego badacza DAVINCI+. Chociaż Wenus nie nadaje się dziś do zamieszkania, fakt, że w pewnym momencie mogła nadawać się do zamieszkania, oznacza, że ​​nie zawsze była przeznaczona na taki piekielny los, gdyby okoliczności nieco się pogorszyły.

To dobra wiadomość dla tego, jak oceniamy odległe egzoplanety. Patrząc poza Układ Słoneczny, może to również sugerować, że planety nadające się do zamieszkania są częstsze niż wcześniej przewidywaliśmy, mówi Arney.

Istnieją dwie wiodące teorie dotyczące tego, co stało się z Wenus – i obie mają implikacje dla tego, czego możemy się spodziewać na innych egzoplanetach. Pierwszym, zgodnym z naszymi dotychczasowymi, choć ograniczonymi obserwacjami, jest to, że Wenus od samego początku była gorącym bałaganem i nigdy nie ustąpiła. Zobaczcie, im bliżej planeta krąży wokół swojej gwiazdy macierzystej, tym bardziej prawdopodobne jest, że będzie się powoli obracać (lub nawet zablokowana pływowo, gdzie jedna strona stale jest zwrócona w stronę gwiazdy, tak jak Księżyc jest wokół Ziemi).

Powolnym rotatorom, takim jak Wenus, generalnie trudniej jest utrzymać globalny klimat, który jest chłodny i wygodny – i przez pewien czas zakładano, że to prawdopodobnie spowodowało, że Wenus stała się gorąca i nieznośna. Promienie słoneczne bombardowały planetę ciepłem, a bogata w parę atmosfera nigdy nie skondensowała się na powierzchni w postaci ciekłej wody. Tymczasem dwutlenek węgla, woda i dwutlenek siarki w powietrzu działały jak gazy cieplarniane, które służyły jedynie do zatrzymywania całego tego ciepła. I tak pozostało przez 4 miliardy lat, daj lub bierz.

Jest też nowa teoria, która została niedawno opracowana przez Michaela Waya i innych w NASA Goddard Institute for Space Studies. Ten model pokazuje, że jeśli dokonasz kilku drobnych zmian w klimacie tych planet, mogą one rozwinąć formy chmur o długości półkuli, które będą konsekwentnie zwrócone w stronę gwiazdy macierzystej. odbija dużo ciepła gwiazd . W rezultacie planeta taka jak Wenus pozostaje w temperaturze pokojowej, a para atmosferyczna kondensuje na powierzchni w postaci płynnych oceanów. Praca Way'a pokazuje, że gdy osiągniesz ten punkt, planeta może samoregulować swoją temperaturę, o ile inne procesy podobne do Ziemi, takie jak tektonika płyt (która pomaga usuwać dwutlenek węgla z atmosfery), mogą łagodzić gromadzenie się gazów cieplarnianych.

To skomplikowana hipoteza, pełna zastrzeżeń. A jeśli Wenus jest dowodem na to, że wolno rotatorzy mogą wytworzyć warunki sprzyjające rozwojowi, to jest to również dowód na to, że warunki te są kruche i potencjalnie ulotne. Ludzie, którzy kupują model Waya, myślą, że prawdopodobnie wydarzyło się na Wenus, że ogromna ilość aktywność wulkaniczna przytłoczył planetę węglem i zmienił atmosferę o 96% dwutlenku węgla, przewyższając wszelkie możliwości tektoniki płyt reliefowych.

A jednak jest to hipoteza warta przetestowania za pomocą DAVINCI+ i VERITAS, ponieważ, jak wskazuje Arney, wiele odkrytych przez nas egzoplanet potencjalnie nadających się do zamieszkania to wolno rotacyjne krążące wokół gwiazd o małej masie. Ponieważ gwiazdy te są słabsze, planety muszą zwykle krążyć wokół nich w pobliżu, aby otrzymać wystarczającą ilość ciepła, aby umożliwić tworzenie się ciekłej wody. Jeśli tworzą chmury o długości półkuli, mogą być w stanie zachować nadający się do zamieszkania klimat. Jedynym sposobem, w jaki możemy obecnie zbadać, czy ta hipoteza ma sens, jest najpierw sprawdzenie, czy mogło się to wydarzyć na Wenus.

Ale zanim będziemy mogli zastosować model Way'a do innych egzoplanet, musimy ustalić, czy wyjaśnia on Wenus. DAVINCI+ zejdzie na Wenus i bezpośrednio zbada chemię i skład atmosfery, a także zobrazuje schodzącą powierzchnię. Powinna być w stanie zebrać dane, które pomogą nam powiedzieć, czy Wenus rzeczywiście była mokra na wcześniejszym etapie swojego życia, a także lepiej poznać historię jej klimatu i czy rzeczywiście mogła powstać chmura o długości półkuli.

Orbiter VERITAS będzie badał geologię planety, wykonując zdjęcia w wysokiej rozdzielczości poprzez obserwacje radarowe, które mogą być w stanie wykryć dowody ukształtowania terenu lub ukształtowania terenu utworzonego przez przepływy wody lub przeszłą tektonikę. Najbardziej ekscytującym celem może być tessera: silnie zdeformowane regiony górskie, które uważa się za najstarsze geologiczne obiekty na naszej planecie. Jeśli VERITAS dostrzeże dowody na istnienie starożytnych oceanów – lub przynajmniej na rodzaj aktywności geologicznej, która dawno temu mogła utrzymać planetę w bardziej umiarkowanym tempie – poprze pogląd, że inne wolno obracające się egzoplanety mogą osiągnąć takie same warunki.

Myślenie o tym, że będą razem, naprawdę sprawia, że ​​jest to swego rodzaju komplementarna mega-misja, mówi Lauren Jozwiak, planetolog z Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, która pracuje nad misją VERITAS. Pomysł, że chciałbyś wykonywać zarówno mapy geologiczne, jak i sondowania atmosferyczne, był sednem tego, jak chcesz zbadać Wenus, mówi Jóźwiak.

Ostatecznie, jeśli Wenus zawsze nie nadawała się do zamieszkania, to powodem prawdopodobnie jest jej bliskość do Słońca. Zatem każda egzoplaneta o podobnych rozmiarach, która jest proporcjonalnie blisko własnej gwiazdy, prawdopodobnie będzie podobna do Wenus. Lepiej byłoby, gdybyśmy skoncentrowali więcej badań na egzoplanetach, które są dalej od swoich gwiazd.

Z drugiej strony, jeśli Wenus miała okres chłodu, zanim zamieniła się w stały piec, oznacza to, że powinniśmy poważnie traktować egzoplanety ze strefy Wenus, ponieważ mogą one nadal nadawać się do zamieszkania. Sugeruje to również, że czynniki, takie jak tektonika płyt i wulkanizm, odgrywają kluczową rolę w mediowaniu warunków do zamieszkania i musimy znaleźć sposoby na zbadanie tych rzeczy również na odległych światach.

Im bardziej zastanawiamy się, co mogą osiągnąć DAVINCI+ i VERITAS, tym bardziej wydaje się, że nie doceniamy tego, jak bardzo powinniśmy być podekscytowani. Te kolejne misje całkowicie zmienią nasze myślenie zarówno o Wenus, jak i ogólnie o formowaniu się planet – mówi Jóźwiak. To ekscytujący czas, aby dowiedzieć się, czy Wenus to „kiedyś i przyszła Ziemia”.

ukryć