Венерина дорожка на воде

«Среди популяризаторов астрономии Владимир Сурдин – звезда, что называется, первой величины, – так представил коллегу глава астрономической обсерватории ИГУ Сергей Язев. – Где-то около 30 лет назад, после распада страны, ситуация с книгами по астрономии была очень тяжёлой. Они были в основном переводные и в большинстве случаев очень плохого качества, безобразные по содержанию, потому что их готовили люди, очень далёкие от профессионализма в области астрономии. У меня ощущение, что вклад Владимира Георгиевича Сурдина в то, что ситуация изменилась, громаден. Если посчитать все книги по астрономии, к которым он имеет отношение как автор, соавтор, инициатор издания и так далее, то это порядка сотни, если не больше». Научно-популярные лекции, курсы Сурдина можно увидеть на каналах «Ютьюба».

Для фестиваля «КнигаМарт» Владимир Георгиевич подготовил лекцию о Венере. Для иркутян эта тема особенная: в 1761 году в Иркутске профессор астрономии Никита Попов, посланный Михайло Ломоносовым, наблюдал транзит Венеры по диску Солнца. Второй раз иркутяне наблюдали транзит в 2012 году. Следующие будут зимой 2117 года и в 2125-м. И смотреть на Венеру будут совсем другие жители Иркутска.

– Сейчас мы Венеру уже можем разглядеть вблизи, есть съёмки космических аппаратов, – говорит Владимир Сурдин. – Но ведь мы не всегда её так видели. Люди веками наблюдали её на небе в виде «звезды». И, честное слово, я не могу удержаться и не вскочить из-за рабочего стола, не схватить фотоаппарат и, просто глядя в окно, не снять Венеру. Солнышко только зашло, на небе ещё нет звёзд, и мы видим только ярко освещённую из-под горизонта солнечными лучами атмосферу. А Венера уже видна… Она красивая, яркая. Это, конечно, стоящее зрелище. Луна, безусловно, видна, как и яркие планеты – Сатурн, Венера. Изредка удаётся увидеть вблизи горизонта Меркурий. Но всё равно Венера – самая прекрасная, и ничего нет на небе ярче Венеры за исключением полной Луны и Солнца. Есть снимки, где Венера оставляет дорожку на поверхности воды, а если вы работаете в горах, Венера бывает такой яркой, что от неё видны тени на земле. Вот такой это «небесный фонарь». Дорожку на воде от Луны я видел много раз, один раз в жизни – от Венеры. Только два женских имени есть на нашем небе, которые мы видим невооружённым глазом, – Венера и Селена, она же Луна.

Планета гигантских насекомых и динозавров

Загадочная Венера относится к планетам земного типа, кроме неё в этот список входят сама Земля, Марс и Меркурий. И Венера, конечно, больше всего походит на Землю. Не только потому, что у них схожи массы и обе планеты примерно на одном расстоянии от Солнца. Коридор расстояний от Солнца, как говорят учёные, – это «зона возможной жизни». И этот коридор понемногу, век от века, перемещается вдаль от Солнца. Когда Солнечная система была молодой, Солнце не так тепло и ярко освещало планеты. И тогда, как астрономам сегодня кажется, Венера попадала на тёплый край этой зоны. И, может быть, именно в это время на Венере были более благоприятные условия, сейчас же там очень жарко. «Зона возможной жизни» приближается к Марсу, но мало шансов, что Марс этим воспользуется. Он слишком мал и практически потерял атмосферу и водную оболочку поверхности. А Венера всё сильнее и сильнее разогревается.

«Однако если взглянуть на планеты земного типа, то две будут ближе друг к другу – Земля и Венера, а две – Марс и Меркурий – не очень похожи на Землю: у Меркурия нет атмосферы, у Марса – почти нет. Солнечная система удивительным образом иерархична и симметрична: среди гигантов тоже две планеты – газовые шары, две – ледяные гиганты», – говорит Сурдин.

– Венера почти такая же – размер почти одинаков, масса одинакова, сила тяжести практически земная, чуть поменьше. На обеих планетах есть атмосфера, и там и там – облака. На Земле они дают возможность что-то увидеть – континенты, морские просторы. А на Венере облака такие плотные, что сквозь них мы не видим поверхность планеты. Но, даже если бы облаков не было, атмосфера настолько массивная, настолько много в ней газа, что вряд ли через возможные разрывы облаков мы на поверхности планеты что-либо увидели бы. В атмосфере Венеры газов почти в 100 раз больше, чем в атмосфере Земли.

Учёные по-разному представляли себе венерианскую поверхность и атмосферу до эпохи полётов космических аппаратов. С Земли в телескоп ничего не видно, нужно было ждать, когда на поверхность планеты опустятся космические зонды. Самый простой и быстрый способ узнать, какие представления имели учёные о чем-то в ту или иную эпоху, – прочитать хорошую фантастику. Например, украинский писатель Владимир Владко в 1950-х – начале 1960-х годов очень чётко показал представления учёных того времени о Венере. Несколькими изданиями выходил его знаменитый роман «Аргонавты Вселенной». Владко считал, что это бушующая жизнью планета, похожая на наши тропические леса с огромными насекомыми и динозаврами. Если мы перечитаем «Страну багровых туч» Аркадия и Бориса Стругацких, то увидим, что братья представляли Венеру в конце 1950-х годов как молодую Землю. У Александра Казанцева в книге «Планета бурь» впервые Венеру изучают не только космонавты, но и роботы. По следам книги Казанцева в 1962 году вышел удивительный фильм «Планета бурь», снятый режиссёром Павлом Клушанцевым. «Клушанцев был первопроходцем настоящей фантастики в кино, – говорит Владимир Сурдин. – Не картонно-верёвочной, наивной, а вполне серьёзной, со спецэффектами. Фильм отражает представления о Венере в начале 1960-х, уже в эпоху космонавтики, но тогда аппараты ещё не добрались до поверхности Венеры».

Доменная печь

Венера – планета, которая преподносит учёным массу загадок. Из-за близости к Солнцу её трудно изучать в телескопы. Когда она оборачивается к нам своей тёмной стороной, на снимках Венеры всегда есть светлый ободок – это солнечные лучи, дошедшие сквозь венерианскую атмосферу и рассеявшиеся там. Это означает, что атмосфера на Венере есть. Впервые этот эффект заметил Михаил Васильевич Ломоносов в 1761 году во время транзита Венеры. Того самого, который его друг Никита Попов наблюдал в Иркутске. Ломоносов опубликовал научную статью и стал первооткрывателем венерианской атмосферы. Сегодня мы этот эффект применяем, изучая экзопланеты у других звёзд. В мировой научной литературе он так и называется – «Эффект Ломоносова».

– Венера нас всё время удивляет, – говорит Владимир Сурдин. – Когда мы её изучали с помощью оптических и радиотелескопов, выяснилось, что она очень медленно вращается вокруг своей оси. Земля делает оборот за сутки, а Венера – за 243 земных суток. А оборот вокруг Солнца она делает быстрее – за 225 суток. Один поворот планеты вокруг себя длится дольше, чем её облёт вокруг Солнца. Твёрдое тело планеты вращается очень-очень медленно, да ещё в неправильную сторону, не как все остальные планеты. А вот атмосфера за 4-5 дней облетает вокруг планеты.

Это называется суперротацией (быстрой ротацией) венерианской атмосферы. Это загадка – за счёт какого притока энергии этот «мотор» работает, почему атмосфера не затормозилась при трении о твёрдое тело планеты. Если посмотреть на фото Венеры, то мы увидим, что от экватора в сторону полюса движется один гигантский циклон, в сторону другого – тоже единственный. Это нормально для любой планеты – воздух прогревается на экваторе и оттекает к полюсам. Но на быстро вращающейся Земле это приводит к тому, что сила Кориолиса закручивает атмосферу в компактные циклончики. На Венере из-за медленного вращения гигантские циклоны, потоки газа охлаждаются и собираются в огромные воронки на полюсах, уходя в средние слои атмосферы.

Плотная венерианская атмосфера состоит практически из чистого углекислого газа – 96,5%. 3,5% – азот, тот самый, из которого в основном состоит земная атмосфера. Но венерианская атмосфера в 100 раз больше, значит, общее количества азота больше, чем в атмосфере Земли. Остальное – пары воды, окиси, двуокиси серы и так далее. А облака, которые мы видим на Венере, – это капельки концентрированной серной кислоты. Не очень приятная для жизни атмосфера. Но это для человека. Однако многие микроорганизмы и растения на Земле дышат и питаются именно углекислым газом. Разреженные капельки серной кислоты не сильно мешают, биологи говорят, что в таких условиях некоторые организмы вполне могут жить.

Ещё одна загадка: Меркурий ближе к Солнцу, нагревается сильнее, у него очень низкий альбедо – 7% света он отражает, 93% впитывает. А Венера дальше от Солнца, почти 90% солнечных лучей она отбрасывает, облака отражают свет. К поверхности прорвётся только 10% солнечного тепла. Какой вывод можно было бы сделать? Венера холодная, а Меркурий горячий. Но на экваторе Меркурия средняя температура примерно плюс 76 градусов. На Венере же и на экваторе, и на полюсах и днём и ночью – плюс 462 градуса. Это «парниковый эффект». У Земли парниковый эффект добавляет почти 40 градусов к средней температуре планеты. Если бы его не было, в среднем на планете было бы минус 25 градусов. А на Венере парниковый эффект добавляет 504 градуса. Опуститься на Венеру – всё равно что упасть в доменную печь.

«До сих пор никто не повторил»

– В основном космические зонды в последние годы изучают венерианские облака, – говорит Владимир Сурдин. – На поверхность довольно трудно опуститься. С 2005-го по 2015 год летал очень хороший европейский аппарат Venus Express, сейчас он закончил свою работу, теперь работает японский «Акацуки». У него есть специальные телескопы, чтобы заглянуть внутрь венерианской атмосферы – на глубину от 48 до 54 км от поверхности планеты. Сейчас к Солнцу приближается всё ближе и ближе замечательный аппарат – Parker Solar Probe, названный в честь астрофизика Юджина Паркера. Этот аппарат использует притяжение Венеры, чтобы приблизиться к Солнцу. Пролетая мимо Венеры, он выполняет ещё одну миссию – фотографирует ночную сторону планеты. И это замечательно! Как оказалось, на венерианских облаках на снимке пропечатался венерианский материк – Земля Афродиты. Он оставил своё изображение на верхнем слое облачности. Это было неожиданно, оказалось, что облака могут служить «экраном», на котором пропечатываются рельефы твёрдой поверхности Венеры. Учёные подложили под снимок радиолокационную карту, и оказалось, что это точно топография твёрдой поверхности планеты.

Однако изучать облака – мало. Надо пробиться в атмосферу и снова посадить на поверхность аппараты. Первые попытки были ещё в 1960-х годах, к планете отправлялись советские аппараты «Венера». «Венера-7» и «Венера-8» в 1970 и 1972 годах впервые успешно опустились на поверхность планеты. Предыдущим аппаратам это не удалось: чем ниже ты опускаешься к поверхности, тем чудовищнее на Венере давление. Потому описания фантастов о том, как космонавты спокойно садились на планету и шли гулять, не имеют оснований. Первые зонды венерианская атмосфера просто раздавила в лепёшку, и лишь потом их стали делать прочнее и прочнее, аппараты достигли Венеры и сумели очень короткое время поработать. Первые аппараты «жили» на Венере всего час-полтора, а потом внутренняя аппаратура выходила из строя. До этого они успевали пробурить поверхность, взять пробы грунта, специальными приборами исследовать минеральный и химический состав, отправить результаты и снимки поверхности на Землю.

«Все посадки на Венеру – это заслуга отечественных инженеров и астрономов. Это удивительно, но советская космонавтика в то время была в этом направлении передовой, – говорит Владимир Сурдин. – Нам удалось то, что до сих пор никто не повторил. Последние полёты к поверхности и вовсе были уникальными. Это аппараты «Вега-1» и «Вега-2», работавшие в 1984–1986 годах. Название – это сращение из первых частей слов «Венера» и «Галлея». Комета Галлея тогда пролетала мимо Солнца. Вспомним фильм Павла Клушанцева: три звездолёта были отправлены к Венере, один из них носил название «Вега». Чувствуете? Эпоха 1960-х повторилась в 1980-х с тем же названием». Аппараты «Вега», пролетая мимо Венеры, сбросили исследовательские зонды, а потом отправились навстречу комете Галлея. И всё получилось: «Веги» подлетели, впервые в истории человечества исследовали ядро кометы Галлея. Уникальными были и зонды. Посадочные аппараты «Вег» опустились на поверхность Венеры, а до этого были выпущены зонды с научной аппаратурой, которая в течение нескольких суток исследовала верхние слои венерианской атмосферы.

В эти же годы американцы запустили проект Pioneer Venus, аппарат привёз к Венере несколько атмосферных зондов, которые были выпущены в разных точках планеты и изучали в один момент разные области венерианской атмосферы. «Венера-15» и «Венера-16» в 1983-1984 годах при помощи радиолокаторов сделали карту примерно трети поверхности Венеры. В 1989–1994 годах аппарат NASA «Магеллан» прощупал практически всю поверхность планеты. По результатам его работы были построены детальные карты венерианской поверхности с хорошим разрешением. Было принято решение географическим названиями на Венере дать женские имена. Это женщины и ныне живущие, например Валентина Терешкова, и древние выдающие женщины, и мифические, и сказочные. Например, на планете есть названия Баба-Яга, Дюймовочка, Снегурочка. Но одно имя мужское: на Земле Иштар есть большое горное поднятие – область Лакшми. И максимально высокая цепь гор называется Горы Максвелла. Вершина достигает 11 километров, сравните с Эверестом, который только 9 км. Джеймс Клерк Максвелл – физик, создавший теорию электромагнитных волн. А именно электромагнитные волны позволили получить карту планеты.

Есть фосфин? Или его нет?

Но есть ли у нас шансы когда-нибудь основать колонию на Венере? Увы, современная наука считает это практически невозможным. По крайней мере, в ближайшем будущем. Помешают нам не давление, не ужасающие кислотные облака… А температура. В доменной печи, где почти 500 градусов, не может быть жидкой воды, которая на Земле является основой для поддержания жизни. Но этот «узкий коридор» узок только для земных организмов, и то не для всех. А что если жизнь там устроена как-то иначе?

– Леонид Васильевич Ксанфомалити, замечательный инженер, электронщик, очень интересовался вопросом, есть ли жизнь на Венере, – говорит Владимир Сурдин. – Его приборы летали на Марс и на Венеру в составе советских космических зондов. Он собрал все фото, которые передавались с Венеры. В течение часа-полутора, пока работал зонд, неоднократно фотографировались одни и те же места венерианской поверхности. И он стал сравнивать: нет ли каких-то отличий на снимках? Леониду Васильевичу показалось, что то появляются, то исчезают на этих фото какие-то детали. Он предположил, но не настаивал, что это могут быть какие-то проявления жизни. Просто указал на них тем, кто станет в будущем исследовать эту планету, заявив примерно следующее: «Не закрывайте глаза на то, что на Венере могут быть теплолюбивые формы внеземной жизни».

Много лет ведётся подготовка эксперимента «Венера-Д», Д – «долгоживущий». Учёные пытаются создать аппараты, которые смогут продержаться на планете более полутора часов. Сейчас в NASA разрабатывается электроника, которая, по идее, должна будет работать при температуре доменной печи. И тогда она может послужить для того, чтобы создать долговременные венерианские зонды.

«Венера для нас сейчас как экспериментальная планета, – говорит Владимир Сурдин. – Мы, глядя на неё, учимся изучать далёкие планеты, то есть экзопланеты. И в последние годы стали появляться удивительные сообщения. Осенью 2019 года учёные сообщили: судя по тому, как поглощают и отражают свет крупные пятна в атмосфере Венеры, они могут состоять из больших колоний микроорганизмов. В верхних слоях земной атмосферы тоже обнаруживают полупрозрачные облака из микроорганизмов. А вдруг это всё возможно и на Венере? Если внизу действительно жара, то в верхних слоях облаков не всё так плохо. Давление невысокое, температура около нуля градусов. Это насторожило учёных-радиоастрономов, которые решили изучить молекулярный состав венерианской атмосферы. Молекулы в основном излучают в радиодиапазоне и имеют маленькую длину волны. В последние годы лет появилось несколько высокогорных радиообсерваторий, где на высоте нескольких километров работают радиотелескопы очень коротковолнового диапазона. Именно того, в котором излучают молекулы.

Например, Atacama Large Millimeter Array – система радиотелескопов в чилийской пустыне Атакама. Именно они осенью 2020 года стали смотреть на венерианскую атмосферу и обнаружили там две интересные молекулы. Первая – аминокислота глицин, это одна из 20 аминокислот, из которых состоят организмы всех живых существ на Земле. Но глицина в космосе немало, он есть и на кометах, и в межзвёздных облаках. А вот вторая молекула – фосфин, PH3 – очень интересна. Фосфин на Земле производят микроорганизмы. Это так называемый «болотный газ». Значит, на Венере есть жизнь? Но тут дело приняло интересный оборот: одни радиоастрономы видят излучение фосфина, а другие – нет. Уверенности, что мы открыли фосфин на Венере, пока нет. Специальные астробиологические журналы посвятили целые выпуски исследованиям жизни на Венере. Это означает, что астрономы резко переориентировались: раньше всех интересовал Марс, а теперь и Венера не лишена шанса иметь жизнь! Надо искать её в венерианской атмосфере. Возможно, в будущем там, в атмосфере, появятся даже научные лаборатории».