В погоне за водородом Венеры

26 ноября, через неделю после запуска марсианского зонда MAVEN, в небо взмыл аппарат для изучения атмосферы Венеры - VeSpR (NASA). Взмыл и почти сразу вернулся - пуск проводила геофизическая ракета, и аппарат пробыл в полете меньше 10 минут, из которых на Венеру он смотрел всего 4 минуты и 10 секунд. Тем не менее, как надеются его создатели, VeSpR поможет понять, куда делась вода Венеры

Сегодня Венера находится в положении "бедной родственницы" в семействе "крупных" планет земной группы: внимание общественности приковано к Марсу, и на долю "богини любви" приходится лишь один космический проект - европейский аппарат "Венера-Экспресс". Тем не менее, фундаментальная наука про Венеру не забывает совсем, и проект VeSpR (сокращение от Venus Spectral Rocket, "Венерианская спектральная ракета") - один из примеров тому.

Эксперимент проводит университет Бостона. VeSpR - это ультрафиолетовый телескоп на геофизической ракете, нацеленный на измерение всего одного показателя - линии излучения атома водорода под названием "лайман-альфа". По ней экспериментаторы надеются восстановить, сколько в верхней атмосфере Венеры водорода и его более тяжелого изотопа дейтерия (в ядре атома дейтерия, кроме протона, есть ещё нейтрон). Эти данные - ключ к тому, сколько воды было на Венере в ранние периоды её истории, и как быстро она исчезла с планеты.

Сегодня Венера, как и Марс, очень сухая. Если сконденсировать всю воду, которая есть на Венере, то она покроет планету слоем глубиной 3 см - по сравнению с 3 км на Земле. Но так было не всегда. Предполагают, что три планеты земного типа образовались с примерно равным количеством воды, которая потом исчезла с Венеры и Марса. Собственно, этот процесс продолжается и сейчас: хотя на поверхности планеты воды нет, в атмосфере есть её молекулы. Под действием солнечного света они распадаются на кислород и водород (или дейтерий), которые постепенно поднимаются в верхние слои атмосферы, а оттуда их уже уносит солнечный ветер. Более легкие атомы водорода уносятся быстрее, дейтерий немного задерживается. Если измерять отношение дейтерия к водороду в зависимости от высоты, то можно предположить, сколько воды было на Венере раньше и в каких количествах планета теряет её сегодня.

Такие эксперименты уже ставились на разных космических аппаратах: начиная с "Пионера-Венеры" (США) и заканчивая "Венерой-Экспресс". По её данным, например, отношение дейтерия к водороду превышает земное в 200-300 раз, причём на разных высотах по-разному. VeSpR должен измерить этот параметр для верхней атмосферы.

Поскольку ультрафиолетовое излучение хорошо поглощает земной воздух, то наблюдать за венерианской атмосферой с Земли не получается. Высота полета VeSpR - около 110 км. Хотя те четыре минуты с лишним, что аппарат проводит в космосе, кажутся ничтожно малыми, ученые из центра космической физики университета Бостона, проводившие эксперимент, гордятся тем, что по научному выходу оно сопоставимо с четырьмя часами наблюдений на космическом телескопе им. Хаббла. Более того - телескоп VeSpR после полёта можно использовать повторно.

Интересно, что почти одновременно Японское аэрокосмическое агентство (JAXA) объявило о начале работы орбитального телескопа SPRINT-A, также специально нацеленного на изучение атмосфер Венеры и Марса (а также процессов, происходящих у Юпитера). Запущенный в сентября этого года, SPRINT-A (сокращение от Spectroscopic Planet Observatory for Recognition of Interaction of Atmosphere, Спектроскопическая планетная обсерватория для изучения взаимодействия атмосферы, японское название - HISAKI) также несет на борту ультрафиолетовый спектрометр для изучения того, как наши планеты-"сестры" Венера и Марс теряют атмосферы под действием солнечного ветра. Спутник находится на орбите высотой 950-1150 км и должен проработать на ней год.