Во всей Солнечной системе более всего похожа на Землю наша ближайшая соседка — Венера. По крайней мере, по массе и размерам. На Земле жизнь, как известно, есть. Не удивительно поэтому, что в самом начале исследования космоса учёные питали нешуточные надежды найти жизнь, похожую на земную, и на Венере.
Посмотреть с Земли, что происходит на поверхности Венеры, в отличие от поверхности Марса, напрямую не выйдет — ещё Михаил Васильевич Ломоносов знал, что она «весьма знатною атмосферою окружена». И облаков в этой атмосфере столько, что просветов в них никогда не бывает. И чтобы посмотреть, что же там такое, нужно отправить туда хотя бы зонд.
Именно этим и занимались советские исследователи, начиная с 1965 года. Причём занимались с таким упорством, что Венеру даже прозвали «русской планетой». Поначалу успехи были крайне скромными — атмосфера оказалась настолько «знатною», что щёлкала посадочные модули, как орехи. Наконец в 1970 году «Венера-7» на поверхность всё же села. На этом все надежды на жизнь на поверхности и закончились — 475 °C, 92 атмосферы — настолько не рай, что ничего живого в таких условиях не могло бы не то что возникнуть, но даже и выжить.
Естественно, от таких новостей интерес к Венере несколько поуменьшился и к 1985 году сошёл на нет — после этого всего три аппарата поработали на орбите — американский Magellan, европейский Venus Express и японский Akatsuki.
А может, что-то там всё же есть?
Но такой ад творится только на поверхности. Само собой, где-то выше в атмосфере Венеры есть зона, где условия вполне себе напоминают земные — около 1 атмосферы и температура, вполне пригодная для жизни. В таких условиях уже вполне могут существовать как минимум бактерии. Более того, земные бактерии (ну и археи) живут и в более жёстких.
В этом самом умеренном слое при том сильно поглощается солнечный ультрафиолет, чего ни один из газов венерианской атмосферы не умеет. Зато некоторые земные микробы поглощают очень похоже. И ведут себя области поглощения похоже на земной океанический фитопланктон — дрейфуют, сжимаются и снова расширяются.
К тому же в составе атмосферы Венеры выше облаков начали обнаруживаться странности — примеси диоксида серы, угарного газа, кислорода, аммиака, сероводорода и прочих очень плохо совместимых друг с другом газов. Для того чтобы весь этот коктейль присутствовал в атмосфере, хотя бы и виде незначительных примесей, нужен их постоянный источник, иначе они просто вступят друг с другом в реакции и кончатся.
Ко всему прочему недавно в атмосфере Венеры нашли ещё и следы фосфина — фосфорного аналога аммиака. На Земле его выделяют некоторые анаэробные бактерии, а вот абиогенный его источник на каменной планете придумать непросто, хотя скептики и пытаются объяснить его вулканизмом.
В концентрациях диоксида серы тоже наблюдаются некие странности, вполне объяснимые деятельностью бактерий, впрочем, в довольно небольших концентрациях и использующих известные на Земле биохимические циклы, которые совершенно не обязаны воспроизводиться за её пределами.
После лунной гонки — венерианская?
Не удивительно, что от таких открытий интерес к «русской планете» снова пошёл вверх и до конца первой трети XXI века на Венеру собираются отправить аж целых пять аппаратов, устроив гонку похлеще лунной.
Поучаствовать в ней пока собираются четыре участника — НАСА, ЕКА, Роскосмос и даже Индия. Китайцы пока ничего не планируют, видимо, бюджеты у них всё же не как у НАСА, а хвастливости точно меньше, чем у Рогозина — решили сосредоточиться на Луне.
НАСА: преемник «Магеллана» и спускаемый аппарат
В 2028 году полетит аппарат VERITAS с задачами радиолокационного картографирования и съёмки поверхности радаром с разрешением в 15—30 метров. Примерно тем же в начале 1990-х занимался «Магеллан», только с разрешением 300 метров.
VERITAS должен будет найти изменения, которые произошли на поверхности со времен «Магеллана», ну и по возможности искать новые подвижки в реальном времени, повторно измеряя высоты поверхности и отслеживая их относительное изменение с точностью до 1,5 сантиметров. Это должно будет прояснить вопрос о современной геологической активности на Венере.
Вдобавок аппарат оснастят системой съемки в ближнем инфракрасном диапазоне, в «окнах прозрачности» венерианской атмосферы. По отражению и излучению горных пород в этом диапазоне можно будет определить их типы и распределение на поверхности.
Ещё на VERITAS’е будут атомные часы для сверхвысокоточного отслеживания траектории на орбите и изучения по его отклонениям гравитационного потенциала. По этим данным построят первую карту гравитационного поля Венеры и уточнят её внутреннее строение — состояние и толщину основных оболочек, неоднородности в литосфере.
Немного позже, в 2029—2030 годах, запустят DAVINCI+, который впервые за полвека сядет на Венеру в рабочем состоянии, спустившись на одну из тессер — остатков венерианских континентов — и детально её сфотографирует.
Но это задача побочная, а основная — тщательно исследовать состав и условия нижних слоёв атмосферы при медленном спуске через нее. Для этого на нём будет куча аппаратуры — газовый масс-спектрометр и лазерный спектрометр с перестраиваемой длиной волны, как на марсоходе Curiosity. Всё это нужно, чтобы выявить следовые компоненты атмосферы и определить её изотопный состав, который многое скажет о её происхождении и эволюции.
Орбитальный аппарат, на котором DAVINCI+ прилетит к Венере, передаст его данные на Землю и произведёт такую же ИК-съёмку, как VERITAS, дополнив его данные.
ЕКА: осмотр на месте
Европейский аппарат EnVision, который собираются запустить в 2031 году, займётся изучением поверхности и атмосферы Венеры, дополнив и расширив возможности аппаратов НАСА. У него будет целых два радара — один напоминает радар, другой, длинноволновый, займётся стратиграфией и свойствами минералов под поверхностью.
Остальные приборы займутся спектроскопией в диапазоне от ультрафиолетового до инфракрасного. В том числе изучением динамики малых примесей в атмосфере, погоды и климата Венеры, поиском действующих вулканов, исследованием минералогии.
Ну и конечно, ультрафиолетовый спектрометр подробнейшим образом рассмотрит тот самый похожий на планктон поглотитель ультрафиолета в облаках.
Роскосмос: что-то вроде Curiosity, только на Венере
Роскосмос тоже собирается послать аппарат к Венере — считается, что «Венера-Д», то есть долгоживущая, полетит в конце 2029 года и привезёт на планету станцию, которая сможет дольше всех проработать на поверхности.
С DAVINCI+ «Венера-Д» конкурировать не будет, цель аппарата НАСА — точный непосредственный анализ атмосферы, долетит до поверхности и поработает — хорошо, нет — не страшно. «Венера-Д» наоборот призвана поработать на поверхности как можно дольше.
Подразумевается, что спускаемый аппарат, сядет в горах и проживет не меньше трёх часов, проведя непосредственный химический, минералогический и радиологический анализ пород, чего с орбиты или с воздуха никак не сделаешь.
Один из приборов — импульсный нейтронный гамма-спектрометр, такой же, как на марсоходе Curiosity, где он ищет водород в почве, но принцип годится и для анализа на другие элементы.
Пока аппарат будет садиться, он займётся и атмосферой, в частности, изучит аэрозоли средней и нижней атмосферы, в которых предыдущим спускаемым аппаратам попадались странные частицы неправильной формы.
На самом деле пока вообще непонятно, в какой комплектации и когда всё это полетит. В одном из вариантов посадочный модуль имел срок службы 90 земных суток и должен был, в том числе, изучить сейсмологию Венеры и продемонстрировать технологии, годные для долгой работы на самой экстремальной в Солнечной системе поверхности.
Оригинальна и траектория «Венеры-Д». Прямой перелет занимает несколько месяцев, но для минимального расхода топлива нужно ждать «стартового окна». Дата прилёта тоже оказывается фиксированной, из-за чего (и из-за очень длинных венерианских суток) для посадки оказываются доступны только небольшие участки поверхности.
Но «Венера-Д» сначала пролетит мимо, совершив гравитационный маневр, и лишний раз обернётся вокруг Солнца. Это долго, зато параметры гравитационного манёвра можно выбирать в широких пределах ценой очень малого расхода топлива, то есть сесть можно будет почти куда угодно.
Индия: дёшево и сердито
В 2013 году Индийское космическое агентство неожиданно для всех достигло весьма впечатляющего успеха — на собственной ракете запустило к Марсу орбитальный аппарат «Мангальян», который мало того, что долетел с первой попытки — раньше это никому не удавалось — и штатно отработал, так всё это мероприятие уложилось в 73 миллиона долларов. За всю историю исследования Марса это была самая дешёвая и самая успешная экспедиция.
Естественно, в стороне от венерианской гонки индийцы оставаться тоже не собираются — в декабре 2024 года они запустят к Венере аппарат «Шукраян-1». О целях пока что не распространяются, но из списка приборов на борту можно сделать вывод, что аппарат будет изучать атмосферу и займется радиолокацией поверхности в высоком разрешении.
А с жизнью-то что?
Планы государственных космических агентств впечатляют — если всё пойдёт по плану, то в 2030-х годах мы узнаем о Венере почти всё. Кроме одного — есть ли на ней жизнь. Астробиологам это, разумеется, не особенно нравится, и они решили учинить свой проект, при поддержке частных космических компаний.
Группа исследователей, включающая весьма известных планетологов, при поддержке частной космической компании Rocket Lab разработала проект Venus Life Finder, чья главная цель — поиск жизни в венерианских облаках и уже приступила к реализации проекта.
Rocket Labдаёт деньги на первый аппарат программы, средства запуска и выведения — ракету Electron и спутниковое шасси Photon. Грузоподъемность ракеты очень невелика, поэтому аппарат придется делать маленьким и рассчитывать только на изобретательность, которой, впрочем, разработчикам не занимать. Предварительные исследования показали, что можно уложиться в полезную нагрузку 20 килограммов, запустив её в 2023 году. Чтобы обосновать свою идею, исследователи провели четыре простых и элегантных дополняющих друг друга эксперимента.
Предполагается, что биологические молекулы Venus Life Finder будет искать по флуоресценции. Растворяя биомолекулы в серной кислоте, ученые показали, что их флуоресценция сохраняется вплоть до концентрации 70%.
Земные биологические структуры такая среда, разумеется, разъедает, но некоторые альтернативные липиды, из которых состоят стенки земных клеток, образуют мицеллы и в 70%-серной кислоте, то есть клеточные структуры могут уцелеть и в венерианских облаках.
А вот земные биополимеры и углеводы такой концентрации серной кислоты не выдерживают, так что загрязнения венерианской атмосферы земной жизнью можно не опасаться, а при поиске жизни на Марсе это как раз одна из основных проблем — нужно быть абсолютно уверенными, что «находка» не прилетела с марсоходом.
Ну и наконец, учёные повторили опыт Миллера — Юри в среде, имитирующей облака Венеры. В нём простые биологические молекулы и короткие полимеры возникают под воздействием электрических разрядов, и исследователи убедились, что в сернокислотной среде это тоже происходит.
Разумеется, если из простых молекул в венерианских условиях и могут возникнуть более сложные, то они не будут похожи на земные — предыдущий опыт показал, что на Венере земным ничего не светит. Но саму идею «обитаемой зоны» в венерианских облаках этот результат подкрепляет. Не такая уж там агрессивная среда, раз биологические молекулы в ней образуются.
Убедившись, что идея не заведомо провальная, ученые разработали флуоресцентный нефелометр — прибор, облучающий частицы аэрозоля ультрафиолетовым лазером и измеряющий рассеяние лазерного излучения на частицах, что позволяет определить их размер, форму и структуру, а также зарегистрировать их флуоресценцию.
Результат учёные будут сравнивать с данными, полученными в земных экспериментах с биомолекулами и мицеллами в серной кислоте. Такой прибор можно сделать очень компактным, весом всего в килограмм вместе со спускаемым аппаратом и системой связи. Стоимость запуска и разработки пока неизвестна, но ракета «Электрон» стоит около 7,5 миллионов долларов.
#космонавтика #венера #инопланетная жизнь #космические исследования #космические аппараты
Автор статьи: Любопытный дилетант