Земля готовится к прохождению Венеры по солнечному диску
Дмитрий Целиков
Венера, столь удачно названная в честь богини любви, подходит к нам ближе любой другой, светит ярче всех (после Солнца и Луны, конечно) и в то же время остаётся удручающе таинственной. Она окутана густыми облаками, за которые не может проникнуть взгляд астронома, и вплоть до середины прошлого века некоторые учёные верили в то, что под ними — вода и жизнь.
Космические корабли поставили крест на этой мечте. Выяснилось, что планету задушил углекислый газ, атмосферное давление близ поверхности в 90 раз больше земного, а средняя температура — 460 ˚C. Венера оказалась не богиней с картины Боттичелли, а femme fatale.
«После этого интерес к Венере стал угасать, — отмечает Хокан Сведхем из Европейского космического агентства. — Человечество переключилось на Марс, где вероятность обнаружения жизни более высока». За пару последних десятилетий люди отправили к Марсу 16 кораблей, а к Венере — всего два.
Но вскоре, пусть всего лишь на семь часов, ситуация резко изменится: 5 или (в зависимости от вашего местоположения) 6 июня Венера пройдёт перед солнечным диском. Подобные транзиты чрезвычайно редки, поскольку орбиты Земли и Венеры не лежат в точности на одной плоскости. Это явление наблюдалось только шесть раз, а следующее прохождение состоится 11 декабря 2117 года.
| Карта прохождения Венеры в 2012 году (изображение из Википедии). |
На этот раз астрономы попытаются определить состав атмосферы Венеры, как будто это экзопланета, проходящая между своей далёкой звездой и Землёй. Совпадут ли результаты с данными космических аппаратов? Покажет ли картинка, что на Венере не может быть жизни? Учёные не хотят обмануться при поисках пригодных для жизни планет за пределами Солнечной системы. «У нас было ощущение, что планеты, похожие на Землю размерами и орбитой, похожи на неё и наличием жизни, но Венера говорит, что это совсем не так», — подчёркивает Грегори Лафлин из Калифорнийского университета в Санта-Крусе (США).
Венерианские транзиты ходят парами. Первый из нашей теперешней пары имел место в 2004 году. Его наблюдали многие астрономы, но в основном просто для удовольствия. «Мало кто ожидал, что это мероприятие даст что-то новое науке», — вспоминает Томас Видеманн из Парижской обсерватории (Франция).
На этот раз всё иначе. Специалисты хотят выжать из данных всё что можно. Интерес подогревается валом новооткрытых экзопланет. Если в 2004 году учёным было известно примерно 120 подобных объектов, то теперь благодаря американскому космическому телескопу «Кеплер», запущенному в 2009 году, количество кандидатов превышает 2 300.
Впрочем, транзит-2004 всё-таки кое в чём оказался полезным. С помощью двух спутников НАСА, предназначенных для изучения Солнца, Гленн Шнайдер из Аризонского университета (США) и его коллеги обнаружили, что светимость нашей звезды снизилась на 0,1% — в точном соответствии с размерами Венеры.
Паскаль Эдель из Астрофизической лаборатории Бордо (Франция) и его группа пошли ещё дальше. Они направили вакуумный телескоп в Тенерифе (Испания) на Венеру и проанализировали спектр солнечного света, прошедшего сквозь атмосферу планеты. Таким образом им удалось обнаружить там углекислый газ.
В целом оба исследования показали, что наши методы обнаружения и изучения экзопланет имеют смысл. Но такие наблюдения, увы, намного проще, ведь Венера — вот она, рукой подать, а экзопланеты слишком далеки, чтобы можно было рассмотреть их силуэт. Они регистрируются только по снижению светимости звезды. Для анализа атмосферы планеты надо сравнивать спектр звезды до и во время транзита. Однако для этого требуются очень яркая звезда и планета с достаточно большой атмосферой, иначе детекторы ничего не заметят. Звёзды, которыми занимается «Кеплер», чересчур слабы; только «Хаббл» и «Спитцер» смогли измерить спектральные характеристики атмосферы нескольких тел, которые намного больше Земли.
Космические телескопы будущего (например, «Джеймс Уэбб», запуск которого запланирован на 2018 год) обещают быть более чувствительными, но измерения всё равно останутся очень трудными, ведь лишь небольшая часть света звезды проходит сквозь атмосферу планеты, и её надо умудриться выделить на фоне остального сияния.
Любопытным методом попытались воспользоваться г-н Шнайдер и его коллеги. Они поняли, что наблюдения надо проводить в режиме «лоу-фай», и желательно, чтобы Венеру совсем не было видно. Поэтому они решили использовать в качестве зеркала поверхность Луны и измерить спектр солнечного света, отражённого от нашей соседки, до и во время транзита. К сожалению, состояние атмосферы над Аризоной оставляло желать лучшего. «Небо было ясным, но атмосфера оставалась мутной, — вспоминает г-н Шнайдер. — Нам не хватило чувствительности для определения транзита».
Ничто не должно помешать в этот раз. Группа астрономов планирует наблюдать Луну с помощью космического телескопа «Хаббл». Один из них, Альфред Видаль-Маджар из парижского Института астрофизики (Франция), имеет основания полагать, что проект увенчается успехом. В 2008 году он и его коллеги использовали Луну для измерения спектра земной атмосферы, когда наша планета проходила между Луной и Солнцем во время лунного затмения. Удалось измерить несколько ключевых газов, прежде всего молекулярный кислород и озон. Эти молекулы могут быть созданы в результате не только фотохимических реакций, но и жизнедеятельности. «Количество кислорода в земной атмосфере настолько велико, что трудно придумать этому чисто химическое объяснение», — подчёркивает г-н Видаль-Маджар.
У Венеры тоже есть озоновый слой: он лежит высоко над плотными облаками, и потому его можно будет обнаружить на этой неделе. Но мы и так знаем, что там примерно в 100 раз меньше озона, чем на Земле. Этого слишком мало для надежды на возникновение жизни. Таким образом, если транзитные измерения экзопланеты покажут много углекислого газа и мало кислорода или озона, это будет означать, что она больше похожа на Марс или Венеру, чем на Землю. Или же на Землю, какой та была 3,5–4 млрд лет назад — задолго до того, как Мировой океан приступил к активному поглощению углекислого газа и фотосинтезирующие организмы начали массовое производство кислорода и озона.
Так с какой же степенью уверенности мы после всего сказанного можем судить об обитаемости экзопланеты? «С очень небольшой, — говорит г-н Видаль-Маджар. — Но это только начало, первые шаги. Как только мы обнаружим углекислый газ и поймём, что переда нами — планета, напоминающая Венеру или раннюю Землю, можно начинать думать, какие наблюдения проводить в дальнейшем».
| Венерианская арка, сфотографированная астрономом-любителем Андре Ронди близ Тулузы (Франция). |
Транзит должен пролить свет и на тайны самой Венеры. В прошлый раз, когда планета начинала пересекать край солнечного диска, некоторые наблюдатели заметили слабую световую дугу на той стороне планеты, которая не лежала на солнечном диске. Это был солнечный свет, преломлявшийся в тех слоях атмосферы Венеры, которые лежат выше облаков. Паоло Танга из обсерватории на Лазурном берегу (Франция) и его коллеги смогли рассчитать, что это случилось на высоте 80–120 км. Увы, больше ничего узнать не удалось, потому что ореол специально никто не наблюдал.
На этот раз исследователи собираются более подробно изучить это явление, измерив крошечные изменения температуры в данном регионе. Результаты могут помочь объяснить странную динамику венерианской атмосферы. В облачном слое скорость ветра в 60 раз превышает скорость вращения планеты вокруг оси. Но выше ветра замедляются и на высоте 120 км меняют направление.
Изменение температуры воздуха и давления были замечены на Венере европейским зондом Venus Express, который вышел на её орбиту в 2006 году. Но секрет пока не раскрыт — возможно, из-за того что аппарат не способен провести измерения в нескольких местах одновременно. Это всё равно что судить о земной атмосфере, получив данные о состоянии погоды в Москве, а на следующий день — в Воронеже.
Транзит должен показать, как эти изменения связаны друг с другом, поскольку ореол охватывает атмосферу на всех широтах. Можно будет измерить температуру от одного полюса до другого.
Другие группы планируют воспользоваться приближением Венеры к Земле во время транзита, дабы отправить к ней радиолокационные сигналы с помощью радиотелескопа обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико. Сигналы пронзят облака, достигнут поверхности планеты, отразятся, и исследователи во главе с Брюсом Кэмпбеллом из Смитсоновского института (США) сравнят новые показания с полученными в 1988 году. Эта технология способна зарегистрировать изменения в пределах нескольких сантиметров, что поможет понять, где за прошедшие 24 года происходили извержения вулканов. Поверхность планеты в основном покрыта лавой, застывшей не более 700 млн лет назад. Вопрос о современном вулканизме на Венере остаётся дискуссионным. Между тем Венера начинала свою жизнь примерно с тем же количеством внутреннего тепла, что и Земля. Что заставило растерять его так быстро?
В заключение хочется позавидовать современным учёным, которые могут смотреть на Венеру практически с любой удобной точки. Французский астроном Гийом Ле Жантиль провёл более одиннадцати лет вдали от дома в поисках подходящего места для наблюдений во время транзитов 1761 и 1769 годов. Когда он вернулся, родственники уже объявили его умершим и собирались приступить к разделу имущества, а его место в Академии наук получил другой.
Подготовлено по материалам NewScientist.
Источник: science.compulenta.ru.
Рейтинг публикации:
|
