Gorsza bliźniaczka

Temperatura na powierzchni to palące 460 stopni Celsjusza – wystarczająca żeby stopić ołów; ciśnienie jest 92 razy wyższe niż na Ziemi. Promienie Słońca nie przebijają się przez wiecznie zachmurzone niebo, więc panuje nieustający, pomarańczowy półmrok. Od czasu do czasu pada deszcz kwasu siarkowego zdolny rozpuszczać stal. Nie tylko życie na Wenus miałoby dzisiaj trudno – w takich warunkach nie radzą sobie nawet statki kosmiczne.

Kręci się inaczej

Na samym początku naszych badań kosmosu to Wenus wydawała się bardziej przyjazna życiu niż Mars. Jest najbliższą Ziemi planetą i znajduje się w obrębie ekosfery naszego Słońca, czyli przy odpowiednim składzie atmosfery na jej powierzchni mogłaby istnieć woda w stanie ciekłym. Dodatkowo Gwiazda Zaranna ma niemal identyczną średnicę co nasza planeta i tylko trochę mniejszą masę. Już od połowy XVIII w. było też wiadomo, że ma atmosferę. Z uwagi na te wszystkie podobieństwa pierwszy statek kosmiczny zawitał w okolice Wenus ponad dwa lata przed podobną misją w okolice Marsa.

Niestety, już pierwsze, bardzo pobieżne oględziny wykazały, że warunki na planecie bogini miłości są skrajnie nieprzyjazne. Oprócz temperatury powierzchni, porównywalnej do tej panującej w ziemskich piecach do pizzy, stwierdzono także obecność bardzo gęstych chmur z kwasu siarkowego, które uniemożliwiały obejrzenie powierzchni przy pomocy kamer używających światła widzialnego. Obserwacje prowadzone z Ziemi ograniczały się prawie wyłącznie do oglądania najwyższych warstw atmosfery. W końcu okazało się, że zasłonę pokrywającą Wenus są w stanie przeniknąć właściwie tylko promienie radarowe. Dlatego też dopiero w latach 60. XX w. udało się stwierdzić, że dzień na Wenus jest dłuższy niż rok. Do tego czasu nie wiedzieliśmy również, że kręci się ona w odwrotną stronę niż większość planet i asteroid. Pierwszą w miarę szczegółową mapę tej planety wykonano dopiero w latach 90. XX w.

Żeby lepiej poznać jakieś ciało niebieskie, musimy na nim wylądować. To dlatego na Czerwoną Planetę wysyłamy coraz to nowe urządzenia: od 1975 r. szczęśliwie wylądowało tam osiem różnych statków kosmicznych, a jeden z nich – łazik Opportunity – przejechał już 45 km w ciągu ostatnich 14 lat. Na Wenus do tej pory wylądowały tylko prawie jednakowe radzieckie sondy wysłane tam w ramach programów Venera i Vega. Ale od 1985 r. powierzchni nie dotknął żaden wytwór ludzkich rąk (może z wyjątkiem resztek orbiterów, które po skończeniu misji spaliły się w gęstej atmosferze).

Radzieckie lądowniki były małymi cudami techniki. Na Ziemi instrumenty Venery, nawet tak proste jak wiertło do pobierania próbek skał, były bezużyteczne. Dopiero w temperaturze 460 stopni, w wyniku rozszerzalności termicznej, części powiększały się na tyle, że poszczególne elementy wreszcie zaczynały do siebie pasować, a całe urządzenie stawało się funkcjonalne. Po wylądowaniu szczelnie zamknięte wnętrze Venery było przez jakiś czas relatywnie chłodne, ale maksymalnie po 127 minutach (Venera 13) nagrzewało się na tyle, że elektronika przestawała działać. Niewiele można było z tym zrobić, bo w temperaturze powyżej 250 stopni krzem przestaje zachowywać się jak półprzewodnik, a cała nasza ziemska elektronika jest oparta na tych specyficznych właściwościach tego pierwiastka. Same własności fizyczne krzemu uniemożliwiają nam wysłanie na Wenus łazika podobnego do tych jeżdżących po Marsie.

Na szczęście ostatnio naukowcom z NASA udało się stworzyć pierwszy, prosty chip komputerowy, oparty na półprzewodniku bardziej odpornym na wysoką temperaturę. Zbudowany jest z węgliku krzemu na ceramicznej podstawie. Taki układ został przetestowany w Glenn Research Center w specjalnej komorze symulującej warunki na Wenus (temperatura 460 stopni i ciśnienie 92 atmosfer, ale bez atrakcji dodatkowych w postaci deszczu kwasu siarkowego), gdzie działał przez 21 dni – aż do momentu, kiedy wysiadła komora symulacyjna. To daje nadzieję na stworzenie nie tylko długo żyjących łazików wenusjańskich, ale również na rozwiązanie wielu problemów w ziemskim przemyśle wydobywczym, energetycznym czy wojskowym.

Główny problem techniczny w „podboju” Wenus został już więc rozwiązany. Czemu więc nie ma w najbliższym czasie żadnych projektów misji na naszą planetarną gorszą siostrę bliźniaczkę? Odpowiedź jest prosta – z powodu polityki. W 2017 r. w konkursie na kolejną dużą misję NASA wystartowało pięć zespołów wenusjańskich. Żaden z nich nie został zakwalifikowany do kolejnego etapu rozważań. Wynika to częściowo z tego, że od 1994 r. USA nie miały żadnej misji dotyczącej drugiej planety od Słońca. W rezultacie prawie wszystkie osoby, które zajmowały się tym tematem w przeszłości, są już na emeryturze, a amerykańskie średnie pokolenie badaczy Wenus nigdy nie miało szansy się narodzić – nie było misji, przy których mogliby pracować i się uczyć. A to właśnie średnie pokolenie jest najważniejsze w proponowaniu nowych misji kosmicznych.

Przygotowanie takiego wydarzenia to co najmniej 15 lat pracy. Dlatego misje muszą opierać się na 40-latkach – wystarczająco doświadczonych, żeby móc przygotować tak skomplikowaną operację, ale też wystarczająco młodych, żeby doczekać przed emeryturą momentu, kiedy widać efekty pracy. W rezultacie brakuje naukowej „masy krytycznej”, czyli tłumu naukowców zainteresowanych danym tematem, lobbujących oficjalnie i półoficjalnie na rzecz danej planety.

Poza tym od wielu lat NASA kieruje się w swoich działaniach hasłem „podążaj za wodą”. Woda jest istotna nie tylko z powodów astrobiologicznych – już teraz wiemy prawie na pewno, że bez wody życie nie miałoby szans się rozwinąć, ale też z powodów praktycznych – bez zabezpieczenia dostępu do sporych ilości wody ludzkość nigdy nie będzie w stanie zasiedlić kosmosu czy choćby założyć niewielkiej, stałej bazy na Księżycu. Dlatego tak wiele uwagi i funduszy poświęca się Marsowi i jego lodowcom, dlatego też tak liczne są misje na asteroidy i komety (oba typy ciał podejrzewa się o dostarczenie przed miliardami lat wody na Ziemię), z tego też powodu planuje się misję na bieguny Księżyca.

Powierzchnia Wenus jest jednym z najsuchszych miejsc w naszym Układzie Słonecznym i paradoksalnie właśnie dlatego jest doskonałym miejscem do badania wody. Kiedyś na Wenus było mnóstwo wody. Raczej mniej niż na Ziemi, ale wystarczająco do utworzenia płytkich oceanów. Wskazuje na to stosunek deuteru i wodoru zmierzony w atmosferze przez sondę Pionier i wynoszący ponad 150 razy tego, co obserwujemy na Ziemi. Deuter to cięższy izotop wodoru, identyczny pod względem właściwości chemicznych, ale o dwa razy większej masie (ponieważ oprócz protonu ma w swoim jądrze również neutron). Zwyczajna woda składa się z jednego atomu tlenu i dwóch atomów wodoru; większość z tych wodorów jest „normalna”, ale niewielka część (poniżej 0,02 proc.) to deuter ( „ciężka woda” wykorzystywana m.in. w reaktorach jądrowych jest znacząco wzbogacona w deuter). Jeżeli jakieś czynniki (np. wysoka temperatura lub promieniowanie UV) spowodują rozpad cząsteczek wody, to wtedy oba uwolnione izotopy wodoru będą zachowywać się inaczej. Deuter jako dwa razy cięższa cząsteczka generalnie trzyma się bliżej powierzchni i porusza się wolniej, podczas gdy lżejszy normalny wodór może się rozpędzić do ogromnych prędkości i atom po atomie bezpowrotnie ulecieć w kosmos. W rezultacie po jakimś czasie udział deuteru w ogólnej puli dostępnego wodoru w atmosferze zwiększy się, a my możemy z grubsza wyliczyć, ile cząsteczek wody musiało się rozpaść, żeby uzyskać zmierzony stosunek izotopowy.

Dlaczego więc Wenus, pomimo wielu podobieństw do Ziemi, zmieniła się w piekło? Najbardziej aktualna hipoteza sugeruje, że jest to wynikiem nakładających się na siebie dwóch czynników. Po pierwsze, Słońce od powstania 4,5 mld lat temu powoli stawało się coraz gorętsze. Klimatyczne modele Wenus wskazują, że o ile przez pierwsze 2 mld lat temperatura na jej powierzchni mogła pozwolić na istnienie tam oceanów i teoretycznie życia, o tyle później ilość docierającej do niej energii wzrosła na tyle, że któregoś dnia ostatnia wenusjańska kałuża ostatecznie wyparowała. Ale ten dramatyczny scenariusz nigdy by się nie spełnił, gdyby nie drugi czynnik. Jest nim gęsta, zbudowana głównie z dwutlenku węgla atmosfera, w której wytworzył się niezwykle silny efekt cieplarniany. Nawet dzisiaj temperatura na Wenus jest o ponad 500 stopni wyższa, niż mogłaby być bez atmosfery. Nie wiemy jednak nadal, kiedy dokładnie to się stało ani jak właściwie przebiegał proces przemiany miłej dla życia, pełnej oceanów planety w nagrzany piekarnik. Żeby zdobyć tę wiedzę, musimy wysłać dzielne łaziki na samo dno piekła. ©

GWIAZDA ZARANNA I WIECZORNA

Wenus znajduje się bliżej Słońca, więc jej orbita znajduje się wewnątrz orbity Ziemi. Dlatego właśnie oglądana przez nas zawsze wydaje się znajdować blisko naszej gwiazdy i staje się widoczna tylko na krótko przed wschodem lub zaraz po zachodzie – z tego powodu nazywana była Gwiazdą Zaranną (lub Jutrzenką) oraz Wieczorną. Niektórzy dawni astronomowie twierdzili, że to dwa różne ciała niebieskie. Oczywiście w ciągu dnia Wenus też „podąża” za Słońcem, nie jest jednak widzialna, bo przyćmiewa ją jego blask. Jednakże w czasie całkowitego zaćmienia przez kilka minut można ją oglądać również za dnia.