Если еще пару недель назад какой-либо инженер предложил бы миссию на Венеру для поиска там жизни, на него посмотрели бы как на не самого умного ребенка в семье. Однако неделю назад все изменилось: 14 сентября астрономы объявили, что они идентифицировали на этой планете фосфин, химическое вещество, которое, по предположениям некоторых ученых, может быть признаком жизни в облаках Венеры. Новое исследование опиралось на данные двух наземных телескопов, и у исследователей уже есть планы по подробному изучению Венеры с поверхности Земли.
Конечно, ученые и раньше хотели исследовать Венеру более тщательно. Но планета катастрофически воздействует на жизненно важные органы любого космического корабля. Возьмите компьютер, немного электроники и кучу сверхчувствительных инструментов и отправьте их через кислотные облака на поверхность, которая по сути представляет собой скороварку с давлением как под километровой толщей воды и с температурой, позволяющей плавить свинец. Не самая подходящая среда для зонда, правда? Собственно, именно по этой причине ни один космический корабль никогда не выдерживал полных двух часов на поверхности Венеры.
«Венера готова к тому, чтобы туда добралась армада зондов, но она менее снисходительна, чем Марс», — сказал Джеймс Гарвин, планетолог из Центра космических полетов Годдарда в Мэриленде, являющийся главным исследователем миссии атмосферного зонда для Венеры, которую на данный момент оценивает НАСА.
Тем не менее, инженеры не сидели сложа руки с тех пор, как в середине 80-ых годов советские зонды Вега рискнули войти в атмосферу этой планеты, и наука за эти 30 лет ушла далеко вперед. Поэтому ученые надеются, что благодаря дополнительному импульсу, созданному новым захватывающим исследованием, открывшем фосфин на Венере, космические агентства теперь будут обращать свои взоры на все более и более смелые миссии к нашей планете-соседке.
«Я думаю, что это является катализатором», — сказал Гарвин о потенциальном влиянии нового исследования на мотивацию исследовать Венеру. «После безумных миссий, целого ряда попыток понять Венеру в 70-х и начале 80-х годов, произошел перерыв, и прошло целых 35 лет с тех пор, как любая миссия любой страны на этой планете посетила атмосферу Венеры».
Как нам вернуться на Венеру?
Прямо сейчас у Венеры есть только один искусственный спутник, японский орбитальный аппарат Акацуки. Он был запущен в 2010 году, и, хотя его первая попытка выйти на орбиту Венеры потерпела неудачу позже в том же году, он преуспел во второй попытке в 2015 году. Космический корабль проводит все свое время, изучая погоду на Венере и ища вспышки молний — с безопасной орбиты, конечно.
Зонд «Акацуки».
У НАСА, однако, не было миссии к Венере с тех пор, как зонд «Магеллан» находился на ее орбите с 1990 по 1994 год. Но новое исследование может побудить агентство положить конец этому «игнорированию». «Пришло время сделать Венеру приоритетной целью», — написал в Twitter администратор НАСА Джим Бриденстайн в ответ на обнаружение фосфина, которое он назвал «наиболее значительным достижением в обосновании существования жизни за пределами Земли».
На данный момент НАСА оценивает два предложения, нацеленных на Венеру, в рамках текущего раунда так называемых проектов Discovery — недорогих («всего» несколько сотен миллионов долларов) миссий. В их число входят лунный разведывательный орбитальный аппарат Lunar Reconnaissance Orbiter, геофизический спускаемый аппарат InSight на Марсе и предстоящие миссии к астероидам Люси и Психея.
Другие космические агентства также рассматривают возможность отправки зондов к Венере. Так, Индийское космическое агентство рассматривает возможность запуска орбитального аппарата «Шукрайан-1» в 2023 году для изучения поверхности Венеры. Европейское космическое агентство рассматривает миссию под названием EnVision, геологический орбитальный аппарат, который должен будет стартовать в 2032 году и сможет рассказать ученым об альтернативных объяснениях обнаружения фосфина, таких как нахождение на Венере активных вулканов, которые могли бы производить этот газ.
В России также готовится проект «Венера-Д», который планируется запустить в 2029 году. Он будет включать посадочный аппарат типа «Венера-Вега» и аэростатный зонд с переменной высотой плавания от 50 до 65 км, который будет изучать облачный слой и попытается найти в нем жизнь. Что касается посадочного аппарата, то он будет рассчитан на работу в течение 60 дней при температуре до 500 градусов Цельсия.
Ученые говорят, что техника уже давно готова к таким миссиям. «Это так расстраивает, когда у нас уже долгое время были подходящие технологии, а применить их мы сможем только сейчас», — сказал Дарби Даер, планетолог из Института планетарных наук и заместитель главного исследователя по еще одной миссии, которую в настоящее время рассматривает НАСА. «Венера дает нам возможность опробовать целый шведский стол действительно крутых миссий, которые мы давно могли сделать».
Концепт «Венера-Д».
Существует еще множество других концепций миссии на Венеру, которые формально не рассматриваются космическими агентствами, начиная от скромных зондов и заканчивая амбициозными проектами уровня современных марсоходов.
Но нам понадобится несколько космических аппаратов, чтобы по-настоящему понять Венеру. «Одной небольшой миссии не хватит», — сказал Санджай Лимай, ученый, изучающий атмосферы в Университете Висконсина в Мэдисоне. «Нужно выполнить много различных расследований, поэтому ни одна миссия не сможет ответить сразу на все вопросы, так что придется решать, какие миссии следует выполнить в первую очередь».
В контексте обнаружения фосфина есть два пути, по которым могут пойти будущие миссии на Венеру: либо космические корабли будут направлены на подтверждение самого обнаружения этого газа в атмосфере планеты, либо они будут расширять наше общее понимание условий в облаках, помогая ученым интерпретировать это обнаружение.
Изучение фосфина вблизи
Новое заявление об обнаружении фосфина на Венере основано только на наблюдениях, сделанных наземными телескопами, и они создают две ключевые проблемы.
Во-первых, все еще есть шанс, что на самом деле обнаружен не фосфин: ученые изучили только небольшое окно спектральной сигнатуры — своего рода химический штрих-код, в котором исследователи видели только то, что соответствовало одной строке кода. Для того, чтобы более уверенно идентифицировать химическое вещество, ученым необходимо будет увидеть одну или несколько других линий этой сигнатуры.
Вторая проблема заключается в том, что телескопы, которые использовали ученые, не могут точно определить, где в атмосфере Венеры может находиться фосфин. Все, что до сих пор известно — это то, что газ должен находиться более чем в 50 километрах над поверхностью Венеры. Поэтому на данный момент сложно сказать, в какой именно среде может находиться это химическое вещество.
Завершение продолжавшегося десятилетиями застоя в изучении атмосферы Венеры должно помочь ученым справиться с обеими этими проблемами. Сара Сигер, астроном из Массачусетского технологического института, считает, что лучшим зондом для изучения атмосферы Венеры был бы воздушный шар.
Хотя это и не воздушный шар, одна из двух миссий, которые в настоящее время рассматривает НАСА, будет иметь оборудование для непосредственного решения загадки фосфина, сказал Гарвин о возглавляемом им проекте под названием DAVINCI+ (сокращение от Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble Gases, Chemistry, and Imaging Plus).
План миссии DAVINCI+.
DAVINCI+ — это миссия, состоящая из двух частей, которая включает в себя зонд, который должен пройти через всю атмосферу Венеры к поверхности планеты примерно за час, собирая образцы по ходу движения, и орбитальный аппарат, который будет изучать атмосферу дневной стороны Венеры и рельеф ее ночной стороны в течение полного венерианского года, или 225 земных дней.
Спуск зонда, в частности, покажет ученым, было ли обнаружение фосфина реальным и подтвердит, насколько распространен этот газ в атмосфере Венеры. Это также даст ученым полное понимание химии на Венере, которого очень не хватает, что затрудняет попытки исследователей интерпретировать данные.
И хотя эта миссия может показаться немного беспрецедентной, на самом деле это не так, говорит Гарвин. Химическая лаборатория в основе DAVINCI+ будет по сути такой же, как и в марсоходах Curiosity и Perseverance, а также в беспилотнике Dragonfly, который НАСА отправит полетать на необычный спутник Сатурна Титан в 2026 году.
«После того, как мы успешно получаем данные о Марсе с помощью марсоходов Curiosity, а вскоре и Perseverance, мы хотим пойти дальше и перенести исследования в атмосферу, по сути разрабатывая летающий марсоход, который вместо того, чтобы ездить, будет летать», — сказал Гарвин. «Мы должны доставить нашу лучшую химическую лабораторию для работы в атмосфере Венеры с использованием оборудования 21-го века».
На шаг дальше
Другая миссия на Венеру, которую сейчас также оценивает НАСА, вообще не будет опираться на фосфин в своей работе. VERITAS (сокращенно от Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography and Spectroscopy) не будет непосредственно исследовать атмосферу и не сможет подтвердить обнаружение фосфина вблизи.
Вместо этого этот орбитальный аппарат будет использовать радар и спектроскопию для изучения поверхности Венеры. VERITAS предназначен для создания топографической карты Венеры с высоким разрешением и определения того, какие типы горных пород встречаются на ее поверхности и где.
Концепт VERITAS.
«По крайней мере, это даст нам первое глобальное понимание поверхности Венеры», — говорит Сью Смрекар, планетарный геофизик из Лаборатории реактивного движения НАСА в Калифорнии и главный исследователь миссии VERITAS. «Я думаю, это будет действительно впечатляюще с точки зрения улучшения нашего понимания химии поверхности».
Данные, собранные VERITAS, могут помочь ученым решить текущие загадки — например, как долго на Венере был океан и как быстро он исчез, а также есть ли там все еще действующие вулканы, извергающие химические вещества в атмосферу планеты из ее недр. Ответы на эти вопросы помогут понять, можно ли объяснить обнаруженный фосфин, не обращаясь к жизни.
VERITAS также заложит основу для будущих миссий, в частности, путем детального картирования поверхности планеты. «Это позволит нам найти самые интересные с точки зрения науки цели и следить за ними, чтобы вернуться для более детального исследования в будущем», — сказала Смрекар.
Томас Зурбухен, помощник администратора НАСА в Управлении научных миссий, выберет одну или даже обе из этих миссий для дальнейшей работы к весне следующего года. «Мы верим в процесс научной экспертной оценки и с нетерпением ожидаем активной дискуссии, которая последует за его публикацией», — написал Зурбухен в Twitter, ссылаясь как на рассмотрение VERITAS и DAVINCI+, так и на участие НАСА в потенциальной миссии Европейского космического агентства EnVision.
Одно можно сказать наверняка: если эти или какие-либо другие миссии посетят соседний с нами мир, ученые, изучающие Венеру, будут в восторге.
«20-е годы могут стать возрождением активного исследования Венеры», — говорит Гарвин, добавив, что он надеется, что космические агентства используют это десятилетие для сбора данных, которых так сильно не хватало о нашем соседнем мире. «Если мы сможем сделать это в 20-х годах, к 30-ым годам мы создадим великолепный плацдарм для новых видов миссий, например, на спутники с атмосферами, такие как Титан. Я имею в виду, что это будет совершенно другая космическая эра», — сказал Гарвин.
