Musimy jak najszybciej udać się na Wenus

JPL-Caltech

Wenus od dawna gra drugie skrzypce w stosunku do swojego bardziej czerwonego, mniejszego i bardziej odległego rodzeństwa. Biorąc pod uwagę, jak niegościnni nauczyliśmy się, że Wenus jest Wenus, większość ostatniego stulecia spędziliśmy na przywiązywaniu niektórych z naszych największych nadziei na znalezienie oznak życia pozaziemskiego na Marsie.

Wszystko się zmieniło w tym tygodniu.

W poniedziałek ogłoszono, że osobliwy gaz zwany fosfiną został dostrzeżony w chmurach nad Wenus. Gaz jest wytwarzany przez drobnoustroje na Ziemi, a po wykluczeniu większości znanych procesów niebiologicznych odkrycie odnowiło nadzieję, że na Wenus istnieje życie. Teraz musimy wiedzieć na pewno.

Aby naprawdę dotrzeć do sedna tego pytania, musimy udać się na Wenus, mówi Paul Byrne, planetolog z North Carolina State University i samozwańczy ewangelik Wenus. Właściwie może nadszedł czas, aby nie myśleć tylko o tym, jaka powinna być następna misja na Wenus, ale jak wyglądałaby zupełnie nowa era eksploracji Wenus: flota wielu misji, które eksplorują Wenus wspólnie, tak jak obecnie robimy to z Marsem.

W końcu tylko tyle można zrobić z instrumentami naziemnymi. Wenus jest niezwykle jasna i wiele dużych teleskopów naziemnych nie może jej właściwie obserwować, mówi Sara Seager, astronom z MIT i jedna ze współautorów nowego badania fosfin. Ta jasność, spowodowana intensywnym odbiciem światła słonecznego od gęstych chmur i podkreślona bliskością Ziemi, w zasadzie oślepia nasze instrumenty przed dokonywaniem szczegółowych obserwacji planety. To tak, jakby patrzeć na drogę, gdy światła drogowe innego samochodu są skierowane w Twoją stronę. Teleskopy kosmiczne mogą radzić sobie lepiej, ale Seager mówi, że wciąż jest za wcześnie, aby stwierdzić, czy będą cierpieć z powodu tego samego problemu.

I chociaż teleskopy na Ziemi mogą wykrywać ślady fosfiny i innych interesujących gazów, nie ma sposobu, aby faktycznie ustalić, czy są one wytwarzane przez życie, czy przez jakąś inną egzotyczną chemię, taką jak wulkanizm. Podczas gdy Seager i jej zespół mają całkowicie wykluczone znany naturalne przyczyny fosfiny na Wenus, planeta może być domem dla geochemii, o której nigdy nie myśleliśmy, że jest możliwa. Odpowiadając na te pytania i całkowicie wykluczając naturalne wyjaśnienia, musimy podejść bliżej.

Chodźmy więc na Wenus!

Oczywiście łatwiej to powiedzieć niż zrobić. Temperatury na powierzchni sięgają 464 °C, a ciśnienie jest 89 razy wyższe niż na Ziemi. Tylko Związek Radziecki z powodzeniem wylądował na powierzchni Wenus — jego lądownik Venera 13 działał przez 127 minut, zanim uległ żywiołom w 1982 roku. Nie jest łatwo uzasadnić wydanie setek milionów, a nawet miliardów dolarów na misję, która może się zakończyć w to kwestia godzin i nie dawać nam tego, czego potrzebujemy.

Więc orbiter to najrozsądniejszy początek. W przeciwieństwie do obserwacji naziemnych, orbitery mogą zaglądać w atmosferę i mieć lepszy czas na obserwowanie, jak fosfina lub inne potencjalne biosygnatury zmieniają się w czasie lub w jakich regionach są najbardziej skoncentrowane. Ludzie mają doświadczenie z takimi misjami. Ostatnim dużym orbiterem Venus był Venus Express ESA, który badał Wenus przez osiem lat, dopóki inżynierowie nie stracili z nim kontaktu, prawdopodobnie z powodu braku paliwa. Obecnie jedynym statkiem kosmicznym badającym Wenus jest japoński orbiter Akatsuki, który przybył w 2015 roku, aby zbadać klimat i pogodę planety. Prowadzi dobrą naukę, ale nie ma żadnych instrumentów, które mogłyby naprawdę badać chemię atmosfery i szukać oznak życia organicznego.

Orbiter daje również możliwość realizacji bardziej śmiałych projektów i zapuszczania się bezpośrednio w chmury. A przykładowa misja powrotna byłoby możliwe, w którym statek kosmiczny wlatuje do atmosfery i butluje trochę gazu, aby sprowadzić na Ziemię w celu analizy laboratoryjnej. Byrne zauważa, że ​​wiele propozycji na przestrzeni lat wymagało wrzucenia czegoś do samej atmosfery w celu poszukiwania większej liczby biosygnatur, a nawet materii organicznej. Aby utrzymać taką platformę w powietrzu jak najdłużej (potencjalnie tygodniami lub miesiącami), inżynierowie zaproponowali spowolnienie jej opadania za pomocą balonów lub wirników.

Trudne wybory

Próba odnalezienia życia na innej planecie to jednak nie tylko spacer z punktu A do punktu B. Żadna misja na Wenus nie będzie w stanie wykonać całej pracy niezbędnej do odpowiedzi na to pytanie. NASA ma już w trakcie prac nad dwiema perspektywicznymi misjami Wenus. DAVINCI+ to sonda, która miałaby zanurzyć się prosto w atmosferę Wenus i zbadać jej skład chemiczny za pomocą wielu spektrometrów w trakcie 63-minutowego zanurzenia. VERITAS to orbiter, który wykorzystuje kombinację radaru i spektroskopii w bliskiej podczerwieni, aby wyjrzeć poza grube chmury planety i pomóc nam zrozumieć geologię i topografię powierzchni. Wcześniejsze badania sugerują, że planeta może mieć aktywny wulkanizm i mogła kiedyś być domem dla płytkich oceanów, ale brak możliwości optycznego mapowania powierzchni uniemożliwił dotychczas weryfikację tych teorii.

Każda misja może przynieść ciekawe nowe wskazówki, które przybliżą nas do ustalenia, czy istnieje tam życie, ale żadna z nich nie byłaby w stanie samodzielnie odpowiedzieć na to pytanie. Jeśli chodzi na przykład o fosfinę, DAVINCI+ może mieć szczęście, aby określić, w jakich częściach atmosfery ten gaz jest skoncentrowany. Ale jeśli jest wytwarzany na powierzchni, sonda niekoniecznie będzie miała narzędzia do określenia lokalizacji . VERITAS może znaleźć miejsce dziwnej geochemii, ale bez faktycznego pobrania próbki fosfiny bezpośrednio w chmurach nie byłoby wystarczających dowodów, aby połączyć te dwie tajemnice.

Myśl na wielką skalę

Byrne jest uparty, chcąc zobaczyć kompleksowy program eksploracji Wenus, podobny do tego, który widzieliśmy już na Marsie. Na tej planecie znajdują się orbitery obrazujące krajobraz, mierzące ucieczkę atmosfery i chemię oraz badające pogodę. Są łaziki, których zadaniem jest zrozumienie substancji organicznych na ziemi i szukanie oznak życia. Są lądowniki, które przyglądają się geologii wnętrza i mierzą aktywność sejsmiczną planety.

Wyobraź sobie podobny program na Wenus, z wieloma misjami uruchomionymi w tym samym czasie. W ramach takiego programu zarówno VERITAS, jak i DAVINCI+ współpracowałyby z innymi misjami, aby wyizolować biosygnatury, takie jak fosfina, i naprawdę sprawdzić, czy są one dowodem na istnienie życia, czy nie. Nie chciałbym wybierać jednego z nich, mówi Byrne. Ale nawet gdybyśmy mieli oba, nadal opowiadałbym się za większą liczbą misji.

Te dwie misje ( plus dwa inne ) ubiegają się o zielone światło od NASA w kwietniu przyszłego roku. Okna startowe na Wenus (kiedy planeta znajduje się najbliżej Ziemi) pojawiają się co 19 miesięcy. Jeśli któryś z nich zostanie wybrany, nie wystartuje najwcześniej w 2026 r., a podróż zajęłaby co najmniej kilka miesięcy.

Inne misje z pewnością mogą się odbyć – i to wcześniej. Indyjska agencja kosmiczna debatuje o wystrzeleniu w 2023 r. orbitera Wenus o nazwie Shukrayaan-1 w celu zbadania chemii atmosfery. Rocket Lab z Nowej Zelandii chce wystrzelić małego satelitę o nazwie Photon, aby przelecieć obok Wenus już w 2023 roku. wdrożyć małą sondę do atmosfery Wenus w celu zebrania danych, chociaż prawdopodobnie zawierałby tylko jeden instrument, ograniczając zakres wszelkich wyników badań. Byrne zwraca uwagę, że warto rozważyć zbudowanie programu z wielu tańszych misji, takich jak Photon, zamiast kilku bardzo drogich, takich jak DAVINCI+ i VERITAS. Seager mówi, że jej najbliższe plany to poprowadzenie studium koncepcji misji dla sprawnej, niskokosztowej misji we współpracy z Przełomowe inicjatywy (kierowany przez izraelsko-rosyjskiego miliardera Jurija Milnera).

I chociaż misje na powierzchnię są trudne do zrealizowania, zawsze pojawiał się stały strumień propozycji, jak ulepszyć inżynierię statków kosmicznych, aby wszystkie lądowniki działały dłużej. Jeden z naukowców z NASA, zwany Long-Live In-situ Solar System Exploration, wzywa do zbudowania elektroniki i sprzętu, które wytrzymają surowe środowisko Wenus nawet przez 60 dni. Jednak ten typ lądownika prawdopodobnie nie byłby gotowy do następnej dekady.

Nawet jeśli nie znajdziemy śladów życia na Wenus, to też jest interesujące: oznacza to, że Wenus i Ziemia były dwiema planetami, które zaczęły się bardzo podobnie i zakończyły z radykalnie różnymi losami. To wciąż rodzi głębokie pytania, na które trzeba odpowiedzieć, mówi Byrne. Ale żeby na nie odpowiedzieć, potrzebujemy programu do badania planety.

ukryć