Венера - наша ближайшая соседка. Ее размеры, масса и плотность пород близки к земным. Вместе с тем ее магнитное поле почти в три раза слабее, чем на Земле. Венера очень медленно вращается вокруг своей оси в направлении, обратном вращению Земли. Давление на ее поверхности достигает 10 млн. Па, а температура около +500° С. На высоте 49 км над планетой простирается мощный слой облаков. Этим не исчерпываются загадки Венеры. Оставались неясными до последнего времени также причины резкого обеднения ее атмосферы водой, механизм ураганных ветров на высотах около 60 км, строение ее рельефа, состав слагающих пород и т. д.
Теперь, благодаря планомерному изучению планеты советскими учеными, многие ее тайны раскрыты.
В отличие от других планет земной группы, изучение Венеры с помощью телескопов оказалось невозможным. Ведь еще М. В. Ломоносов, наблюдая 6 июня 1761 г. прохождение планеты по диску Солнца, установил, что она окружена "знатною воздушною атмосферой, таковой (лишь бы не большею), какова обливается около нашего шара земного". Поэтому до последнего времени представления о строении поверхности и составе горных пород на Венере оставались гипотетическими. При этом некоторые исследователи приходили к фантастическим построениям. Предполагалось, например, что в атмосфере Венеры могут образовываться углеводороды. В этом случае, по мнению американского ученого Ф. Хойла, Венера должна быть покрыта океаном нефти. В другом варианте допускалось, что в атмосфере могут создаваться сложные молекулы, близкие к тем пластмассам, которые получают в заводских условиях, а поверхность планеты выстлана слоем природного пластика. По мнению американского исследователя Е. Эпика, для Венеры характерны сильные пыльные бури, нижние слои атмосферы насыщены пылью, что способствует поддержанию высокой температуры. В этом случае поверхность также должна быть покрыта слоем пыли, подобно тому, как это предусматривалось "пылевой гипотезой" Т. Голда для Луны. Даже не верится, что все это всерьез обсуждалось еще совсем недавно. Но, чтобы убедиться, достаточно обратиться к книге Ф. Уиппла "Земля, Луна и планеты", которая в русском переводе была издана в 1967 г. Подобные представления запечатлены и в красочном альбоме "Планеты Солнечной системы", опубликованном в Праге в 1963 г. Этот альбом подготовили чешские исследователи Й. Садил и Л. Пешек, сочетая художественный вымысел с научными представлениями. На выразительных, ярких пейзажах изображены красноватые скалы, приближающаяся пыльная буря, вулканические кратеры с озерами кипящей серы, мрачные морские просторы, чахлые побеги растительности на берегах. На этих пейзажах получили отображение все основные точки зрения на природу поверхности, допускавшие здесь условия влажного климата с развитием органического мира, близкого к палеозойскому на Земле, сухой безводной пустыни или океанических пространств.
В 1961 г. был произведен запуск первого космического аппарата в сторону Венеры. Станция "Венера-1" прошла на расстоянии менее 100000 км от планеты. "Венера-2", стартовавшая в 1965 г., приблизилась к планете на расстояние 24000 км. 1 марта 1966 г. "Венера-3" успешно достигает поверхности планеты.
Станция "Венера-4" совершила межпланетное путешествие в 1967 г. Ее спускаемый аппарат плавно погрузился в атмосферу планеты с помощью парашюта. Были произведены измерения температуры, давления и состава атмосферы. В 1969 г. к Венере были отправлены станции "Венера-5" и "Венера-6". Их спускаемые аппараты провели зондирование атмосферы до высоты 20 км над твердой поверхностью. В 1970 г. спускаемый аппарат станции "Венера-7" совершил мягкую посадку на планету. В течение 23 минут после посадки с него поступали сигналы с информацией о работе приборов. В 1972 г. на поверхность планеты совершил мягкую посадку спускаемый аппарат станции "Венера-8", с которого в течение 50 минут поступала важная информация.
Выдающимися достижениями в изучении Венеры ознаменовался 1975 г. Две станции "Венера-9" и "Венера-10" были выведены на орбиты искусственных спутников этой планеты. Их спускаемые аппараты плавно опустились на поверхность. С обоих аппаратов в течение 53 и 65 минут поступали панорамные телевизионные изображения местности и другая научная информация.
В 1978 г. изучение Венеры было продолжено станциями "Венера-11" и "Венера-12", которые достигли поверхности южнее области Бета. Наконец, в 1982 г. станции "Венера-13" и "Венера-14", совершив мягкую посадку на поверхность планеты, позволили осуществить целый комплекс научных исследований, в том числе бурение и отбор грунта для химического опробования. В результате выдающихся исследований, выполненных АМС серии "Венера", на смену гипотезам пришли строгие научные данные. Появилась возможность приподнять завесу загадочности некоторых явлений на планете.
В настоящее время можно уже определенно говорить о составе венерианской атмосферы. Как предполагалось раньше, она состоит из углекислого газа - на 97%. Кроме него в количестве около 3% присутствует азот. Доли процентов приходятся на инертные газы (главным образом аргон), кислород, сероводород, соляную и плавиковую кислоты, водяные пары и некоторые другие элементы.
Громадное количество углекислого газа в атмосфере Венеры связывается в основном с вулканической деятельностью. И на Земле при извержении вулканов в атмосферу выбрасывается углекислый газ. Периодические изменения климата на Земле, приводившие к оледенениям, некоторые ученые связывают именно с колебанием содержания углекислого газа в атмосфере Земли. На Венере углекислая атмосфера создает своеобразный "парниковый эффект", не пропуская в космическое пространство тепловое излучение планеты. Возможно, этим объясняются высокие температуры у поверхности планеты, достигающие 470° С.
Особый интерес вызывают облака Венеры, полностью скрывающие ее поверхность от наблюдения с Земли. Они находятся на высоте около 49 км и достигают мощности 20 км. По данным советских исследователей Л. В. Ксанфомалити, М. Я. Марова и А. Д. Кузьмина, анализировавших данные, полученные станциями "Венера" и "Пионер-Венера", облака имеют слоистое строение. Верхняя часть облаков, по-видимому, состоит из капелек серной кислоты, а в средней и нижней их частях, по всей вероятности, преобладают соли соляной кислоты в виде кристаллических частиц.
Отмечается сложная динамика атмосферы и движения облаков. По-видимому, существуют мощные полярные вихри и просто сильные ветры, наиболее интенсивные на высотах более 40 км. У поверхности планеты ветры слабые. Этим объясняется и отсутствие пыли в местах посадок спускаемых аппаратов станций "Венера".
Из-за развития мощной атмосферы единственным надежным средством дистанционного изучения поверхности остается зондирование. С помощью наземных радиотелескопов были изучены приэкваториальная полоса и отдельные участки диаметром 1500 км. Эксперименты по радиокартированию Венеры были выполнены со станций "Венера-9" и "Венера-10". Отраженные от поверхности Венеры сигналы принимались земными радиотелескопами. При этом было установлено несколько протяженных уступов в южном полушарии, вытянутых в широтном направлении на несколько сотен километров при высоте до 3 км.
Радиолокационная съемка Венеры была осуществлена с американского спутника "Пионер-Венера". Разрешение этих радиоизображений порядка 30-50 км. По данным радиолокационного зондирования, выполненного со спутника, составлена карта, охватывающая 83% поверхности планеты, между 75° с. ш. и 63° ю. ш.
Данные о рельефе Венеры позволяют выделить на ее поверхности низменности, представляющие собой впадины, холмистые равнины и горные массивы.
Низменности, расположенные ниже среднего уровня планеты (6051 км) на 1-2,5 км, занимают 16% ее поверхности. Они образуют две широкие дугообразные полосы впадин, расположенные по обе стороны экватора и соприкасающиеся своими выпуклыми частями почти по нулевому меридиану. Они имеют сглаженный рельеф и слабо насыщены кольцевыми структурами импактного происхождения, что указывает на относительную молодость рельефа.
Холмистые равнины занимают 60% поверхности. Их гипсометрический уровень не превышает 500 м от среднего уровня планеты. Они отличаются однородной отражательной способностью в радиодиапазоне. Основными формами рельефа являются небольшие гряды, холмы и западины. Поверхность равнин осложнена большим числом кольцевых структур-кратеров, диаметры которых достигают 400-600 км, а глубина 200-700 м. У некоторых структур намечаются центральные горки, что подтверждает их импактное происхождение. Относительно малая глубина кратеров вместе со следами разрушения свидетельствует об их древности. Отчетливо выраженные крупные кратеры получили наименования Лиза, Мейтнер, Сапфо и Ева. Многочисленны мелкие кратеры диаметром 150-200 км и глубиной в первые сотни метров. Наличие на поверхности холмистых равнин большого числа сильно разрушенных древних кратеров дает основание сопоставлять их с древними континентальными областями Луны и Марса. В пределах континентальных равнин практически нет крупных щитовых вулканов. Исключением может быть гора Хатор, однако ее вулканическая природа еще строго не установлена.
Возвышенные районы охватывают 24% поверхности, образуя четыре изолированных горных страны: Земля Иштар и Земля Афродиты и области Бета и Альфа. Земля Иштар представляет собой плато, осложненное горными сооружениями. Его высота 3-7 км над средним уровнем. Плато имеет форму широкого овала, вытянутого в широтном направлении на 2000 км. От смежных равнин оно отделено крутыми уступами. Относительно выровненный участок в пределах земли Иштар получил название плато Лакшми. Плато обрамлено горами Акны, Фрейи и Максвелла. В горах Максвелла зарегистрирована высшая точка планеты, возвышающаяся на 11,8 км над средним уровнем и на 9 км над примыкающей к горам местностью. На восточном склоне гор Максвелла расположен кратер диаметром 100 км и глубиной 1 км. Для него предполагается вулканическое происхождение.
Земля Афродиты имеет форму широтно ориентированного овала протяженностью 1500 км. Ее вершины поднимаются до 9 км над средним уровнем. По радиоастрономическим наблюдениям в пределах Земли Афродиты выделены округлые поднятия. Их поперечник составляет 700 км при высоте над окружающей местностью 6-8 км.
Область Бета представляет собой меридионально ориентированное поднятие высотой 5-6 км над средним уровнем, увенчанное двумя крупными щитовыми вулканами - горами Реи и Тейи. Один из вулканов имеет относительную высоту 5 км, а в поперечнике около 700 км. На его вершине находится кальдера диаметром около 90 км. Этот вулкан по своим размерам превышает величайший вулкан Марса - Олимп, однако уступает ему по высоте. Американские исследователи Р. Саундерс и М. Малин предположили, что венерианские вулканы не могут быть слишком высокими из-за большего, чем на Марсе, значения силы тяжести на планете. Кроме того на Венере активно должно происходить разрушение рельефа под действием химического выветривания из-за высокого содержания в атмосфере кислот и других активных компонентов.
Область Альфа представляет собой поднятие высотой 1800 м над средним уровнем. Оно отличается значительной изрезанностью в связи с развитием субпараллельных разломов.
Судить о тектонической природе возвышенных областей Венеры следует с учетом молодости и значительной расчлененности развитого в их пределах рельефа, отсутствия древних крупных разрушенных кратеров импактного происхождения, приуроченности к ним всех наиболее крупных щитовых вулканов, явной связи с рифтогенными структурами. Все это дает полное основание для сопоставления возвышенных областей Венеры с тектоно-вулканическими поднятиями Марса Фарсида и Элизий.
В центральной части планеты прослеживается целый ряд трещин, образующих рифтовую систему, имеющую, возможно, глобальный характер. В плане рифтовая система, по данным А. М. Никишина, напоминает огромный треугольник, ориентированный с востока на запад, основание которого расположено южнее поднятия Бета. В широтном направлении рифтовая система Венеры протягивается вдоль поднятия Афродиты на расстояние свыше 20000 км.
Несмотря на развитие рифтовой системы, можно предположить, что в целом по сравнению с Землей и Марсом количество разрывных нарушений на Венере может быть меньше. Из-за медленного вращения планеты и малых значений сил Кориолиса на ней, по-видимому, не так интенсивно развита система планетарной трещиноватости.
Об основных этапах тектонической эволюции можно судить исходя из особенностей структуры поверхности Венеры с учетом данных сравнительной планетологии. Первоначально возникла древняя кора континентального типа, испытавшая интенсивную метеоритную бомбардировку. По аналогии с Луной, этот процесс завершился примерно на рубеже 4 млрд. лет. Позднее образовались впадины, выполненные базальтами, так же как и на других планетных телах земной группы. Наиболее молодыми тектоническими элементами являются тектоно-вулканические поднятия, увенчанные, как и на Марсе, гигантскими щитовыми вулканами. Будем надеяться, что, в отличие от Марса, эти вулканы еще не прекратили своей активности. В этом случае получат объяснение особенности состава атмосферы Венеры и концентрация молний вблизи вулканов, свежесть обломочного материала и развитие крутых склонов вблизи поднятия Бета с его четко выраженными крупными вулканами.
Определение состава пород Венеры стало возможным после посадок на ее поверхность спускаемых аппаратов со станции серии "Венера", на которых были установлены гамма-спектрографы. Они проводили анализ содержания в грунте естественных радиоактивных элементов: урана, тория и изотопа калия. Тип породы в месте посадки спускаемого аппарата АМС "Венера-8" по содержанию радиоактивных элементов оказался близким к земным гранитам, в районах посадок "Венеры-9" и "Венеры-10" - к базальтам. Спускаемым аппаратом станции "Венера-10" была определена плотность грунта с помощью радиоактивного плотномера. Она оказалась 2,7 г/см 3 , что полностью подтвердило данные радиолокации. Просмотр последних панорам планеты и результаты химических анализов пород, по мнению советских ученых, позволяют прийти к заключению, что на 70% ее поверхность сложена древнейшими базальтами, аналоги которых на Земле образуются на глубинах 60-80 км. Предварительные данные химического анализа пород указывают, что в районе посадки станции "Венера-13" залегает порода, претерпевшая химическое выветривание и отвечающая по составу лейцитовому базальту. Этот тип глубинных базальтовых пород с высоким содержанием калия и магния встречается в земных условиях достаточно редко. А порода, изученная в районе приземления станции "Венера-14" и представляющая собой толеитовый базальт, распространена на Земле довольно широко.
Для изучения строения поверхности особенно много дают телевизионные панорамные изображения, передаваемые со спускаемых аппаратов. Так, спускаемый аппарат станции "Венера-9" передал изображение поверхности северо-восточной окраины области Бета. Ее поверхность покрыта крупными остроугольными камнями. Поперечник самых крупных из них составляет 50-70 см при высоте 15-20 см. Они имеют форму пластин со ступенчатыми отколами. Между камнями поверхность покрыта светлым мелкоземистым материалом. На отдельных камнях видны темные пятна, напоминающие ячеи выветривания. Аппарат находится на склоне крутизной около 30°. Склон покрыт каменистой осыпью. Острые грани осколков свидетельствуют о том, что они образовались совсем недавно и не подверглись значительным разрушениям.
Спускаемый аппарат станции "Венера-10" совершил посадку к юго-востоку от области Бета, примерно в 2000 км от места посадки спускаемого аппарата станции "Венера-9". Он передал изображение местности, представляющей собой ровную каменистую пустыню. Крупные глыбы имеют поперечник более 3 м, покрыты темными пятнами, отвечающими углублениям типа ячей выветривания. Каменные глыбы погружены в темный грунт. Глыба расколота трещинами. По облику она напоминает земные магматические породы, подвергшиеся значительным изменениям.
На панорамах области Бета, полученных со станций "Венера-13" и "Венера-14", отчетливо изображены крупные глыбы скалистой слоистой породы темно-серого цвета с ячеистой поверхностью. Пространство между глыбами покрыто мелкозернистым буровато-черным материалом. Отсутствие заметных вторичных изменений изученных пород может свидетельствовать об их молодом возрасте.
Очень интересно решалась проблема отбора грунта на станциях "Венера-13" и "Венера-14". Как рассказывает В. Л. Барсуков, специальные грунтозаборные устройства произвели отбор проб пород, затем механизмы подачи грунта передали их внутрь герметичных отсеков. При этом был произведен сброс температуры отобранных проб с 457° до 20-30° С, а давления - с 10 млн. Па до 10 тыс. Па. После этого пробы были поданы в приемные камеры рентген-флюоресцентных анализаторов, которые определили в них содержание основных породообразующих химических элементов (от натрия до железа) и передали полученные спектры на Землю. Вероятно, что состав атмосферы Венеры не может не оказывать влияния на породы ее поверхности. Этот вопрос был рассмотрен советскими учеными В. Л. Барсуковым и В. П. Волковым. Они исходили из новейших данных о различиях в составе восходящих и нисходящих потоков подоблачной тропосферы. Нисходящие потоки содержат повышенные концентрации водяного пара и серу. В состав восходящих потоков включаются газообразные продукты взаимодействия газов с горными породами, а также газы глубинного происхождения. Расчеты показали, что при взаимодействии нисходящих потоков тропосферы с базальтами возникают пирит, ангидрит и амфиболы, тогда как в случае восходящих потоков образуются только пирит и ангидрит. При этом породы типа гранитов не должны испытывать существенных преобразований. Однако авторы справедливо замечают, что величина такого рода химического выветривания не может быть надежно определена, поэтому неясно, покрыта ли Венера сплошь измененными породами или только тонкими поверхностными пленками.
Панорама поверхности Венеры (АМС "Венера-13" и "Венера-14")
Изучение Венеры продолжается. В соответствии с программой исследований космического пространства и планет Солнечной системы в июне 1983 г. в Советском Союзе осуществлены запуски АМС "Венера-15" и "Венера-16". Обе станции аналогичны по конструкции и назначению. Полет двух станций даст возможность провести независимые комплексные измерения над различными районами Венеры с орбит искусственных спутников этой планеты.
Каждый новый результат изучения планет приближает нас к более глубокому познанию Земли, и в этом существенная роль принадлежит достижениям советской науки, благодаря которым представилось возможным раскрыть некоторые тайны Венеры.
Венера – планета, которую сравнивают с Землей и даже называют “Сестрой Земли”. Венера очень похожа на Землю, у обоих планет практически одинаковые размер и масса, а возраст этих планет примерно равен 4,5 миллиардам лет. На Венере есть часть условий для формирования жизни: Атмосфера, оптимальное положение от Солнца (расстояние при котором вода на планете может не замерзать и не испаряться в нормальной среде). И ничего не мешало на этой планете зародиться жизни, по версии ученых там были даже океаны, но этого либо не произошло, либо цивилизация вымерла из-за ряда факторов.
Тайны Венеры. Тайна № 1
Тайна состоит в том, что на ней действует сильный парниковый эффект, который сейчас набирает обороты на . Сейчас Венера является адской планетой, температура на её поверхности равна около 500ºC, температура здесь больше даже чем на самой близкой к Солнцу планете – Меркурий. Виной всему парниковый эффект. Венера имеет очень плотные облака, эти облака пропускают свет на поверхность и не дают ему отражаться обратно в космос. Из-за этого температура на планете повышается, так же температура повысилась из-за большого количества активный вулканов, по меньшей мере 100 000 вулканов (на Земле находится около 1500 вулканов). Поэтому на планете невозможно находиться и жизнь здесь невозможна.
Тайны Венеры. Тайна № 2
Венера весьма загадочная планета и одной из этих загадок является неправильная ось вращения планеты. Все планеты в Солнечной системе вращаются вокруг своей оси в ту же сторону, в которой они вращаются вокруг Солнца – против часовой стрелки. Венера же пренебрегает этому и вращается вокруг своей оси по часовой стрелке. Но затем, была найдена планета – Уран, которая так же вращается по часовой стрелке. Ученые объясняют это тем, что планета столкнулась с каким-либо космическим телом, которое и повлияло на вращение планеты.
Тайны Венеры. Тайна № 3
Еще одна из тайн Венеры – это отношения дня и года на планете. Все мы привыкли что в одном году(в одном обороте планеты вокруг Солнца) находится несколько суток(один оборот планеты вокруг своей оси), а Венера ведет себя не как остальные планеты. Здесь год меньше суток. Год на Венере длится 224 земных суток, а сутки равны 244 земных суток. Получается что сутки на Венере идут дольше чем один год. Так же тайна Венеры – в отсутствии естественных спутников. Были ли когда-то сейчас известен лишь один квазиспутник (космическое тело, попавшее на орбиту планеты на некоторое время).
Тайны Венеры. Тайна № 4
Возможна ли жизнь на Венере? После всех приведенных фактов о планете, можно смело утверждать, что разумной жизни на Венере нет . Из-за очень жаркой температуры жить на просто невозможно, воды здесь и быть не может из-за такой экстримальной температуры. Сутки на Венере очень долгие, поэтому для жизни на Венере нужно приспосабливаться в 240 дням и 240 ночам, что сделать непросто. Из-за большой вулканической активности Венера, по сути, покрыта только застывшей лавой и выращивать здесь что-либо не получится. Но, по словам ученых, жизнь на Венере может спокойно развиваться на высоте 50 км от поверхности. Температура там около 70ºC, на такой высоте могут существовать какие-нибудь простейшие организмы .
Венера одна из самых загадочных плане
т в нашей Солнечной системе.
Астрофизические
исследования последних десятилетий обогатили наши представления о
природе множеством интереснейших фактов. В 1995 году была найдена первая
экзопланета - планета, которая обращается вокруг одной из звёзд нашей
Галактики.
Сегодня известно более семисот таких экзопланет. Почти все они обращаются по очень низким орбитам, но если светимость звезды невелика, температура на планете может лежать в пределах 650-900 К (377-627°С). Такие условия абсолютно неприемлемы для единственно знакомой нам белковой формы жизни. Но действительно ли она единственная во Вселенной, а отрицание других возможных её видов - это «земной шовинизм»?
Исследовать даже ближайшие из экзопланет при помощи автоматических космических аппаратов в текущем столетии вряд ли получится. Вполне возможно, однако, что ответ удастся отыскать совсем рядом, на нашей ближайшей соседке по Солнечной системе - на Венере. Температура поверхности планеты (735 К, или 462°С), огромное давление (87-90 атм) её газовой оболочки плотностью 65 кг/м³, состоящей в основном из углекислого газа (96,5%), азота (3,5%) и следов кислорода (менее 2·10-5%), близки к физическим условиям на многих экзопланетах особого класса. Недавно были заново исследованы и обработаны телевизионные изображения (панорамы) поверхности Венеры, полученные тридцать лет назад и более. На них обнаружилось несколько объектов размером от дециметра до полуметра, которые меняли форму, положение в кадре, появлялись на одних изображениях и пропадали на других. А на ряде панорам явственно наблюдались осадки, которые выпадали и таяли на поверхности планеты.
В январе журнал «Астрономический вестник - исследования Солнечной системы» опубликовал статью «Венера как естественная лаборатория для поиска жизни в условиях высоких температур: о событиях на планете 1 марта 1982 г.». Она не оставила равнодушными читателей, причём мнения разделились - от крайней заинтересованности до гневного неодобрения, поступающего главным образом из-за океана. И в опубликованной тогда, и в данной статье не утверждается, что на Венере найдена неизвестная доныне внеземная форма жизни, а лишь рассказано о явлениях, которые могут быть её признаками. Но, как удачно сформулировал тему один из двух главных авторов телевизионного эксперимента на аппаратах «Венера» Ю.М. Гектин, «нам не нравится интерпретация полученных результатов как признаков жизни на планете. Однако мы не можем найти другого объяснения тому, что видим на панорамах поверхности Венеры».
Наверное, уместно напомнить афоризм, что новые идеи обычно проходят три стадии: 1. Какая глупость! 2. В этом что-то есть… 3. Ну, кто же этого не знает!
Аппараты «Венера», их видео камеры и первый привет с Венеры
Первые панорамы поверхности Венеры передали на Землю аппараты
«Венера-9» и «Венера-10» ещё в 1975 году. Изображения получали при
помощи установленных на каждом аппарате двух оптико-механических камер с
фотоумножителями (ПЗС-матрицы существовали тогда только в виде идеи).
Фото 1. Поверхность Венеры в месте посадки аппарата «Венера-9» (1975 г.). Физические условия на Венере: атмосфера CO2 96,5%, N2 3,5%, O2 менее 2·10-5; температура - 735 К (462°С), давление 92 МПа (примерно 90 атм). Дневная освещённость от 400 лк до 11 клк. Метеорология Венеры определяется соединениями серы (SO2, SO3, H2SO4).
Зрачки камер располагались на высоте 90 см от поверхности, с двух сторон аппарата. Качающееся зеркальце каждой камеры постепенно поворачивалось и создавало панораму в 177° по ширине, полосой от горизонта до горизонта (3,3 км на ровной местности), а верхняя граница изображения отстояла на два метра от аппарата. Разрешающая способность камер позволяла чётко видеть миллиметровые детали поверхности вблизи и объекты размером около 10 метров у горизонта. Камеры находились внутри аппарата и снимали прилегающий пейзаж сквозь герметичное кварцевое окно. Аппарат постепенно разогревался, но полчаса работы его конструкторы твёрдо обещали. Обработанный фрагмент панорамы «Венера-9» представлен на фото 1. Так увидел бы планету человек в экспедиции на Венеру.
В 1982 году аппараты «Венера-13» и «Венера-14» были оснащены уже более совершенными камерами со светофильтрами. Изображения были вдвое более чёткими и состояли из 1000 вертикальных строк по 211 пикселов размером 11 угловых минут каждый. Видеосигнал, как и раньше, передавался на орбитальную часть аппарата, искусственный спутник Венеры, который в реальном времени ретранслировал данные на Землю. За время работы камеры передали 33 панорамы или их фрагмента, что позволяет проследить развитие некоторых интересных явлений на планете.
Невозможно передать масштаб технических трудностей, которые пришлось преодолеть разработчикам камер. Достаточно сказать, что за прошедшие с тех пор 37 лет эксперимент так и не был повторён. Руководил коллективом разработчиков доктор технических наук А.С. Селиванов, который сумел собрать группу талантливых учёных и инженеров. Упомянем здесь лишь нынешнего Главного конструктора космических приборов ОАО «Космические системы» кандидата технических наук Ю.М. Гектина, его коллег - кандидата физико-математических наук А.С. Панфилова, М.К. Нараеву, В.П. Чемоданова. Первые снимки с поверхности Луны и с орбиты Марса также передавали созданные ими приборы.
На первой же панораме («Венера-9», 1975 г.) внимание нескольких групп экспериментаторов привлёк симметричный объект сложной структуры, размером около 40 сантиметров, напоминающий сидящую птицу с вытянутым хвостом. Геологи осторожно назвали его «странным камнем со стержнеобразным выступом и бугорчатой поверхностью». «Камень» обсуждали в итоговом сборнике статей «Первые панорамы поверхности Венеры» (редактор М.В. Келдыш) и в увесистом томе международного издания «VENUS». Меня он заинтересовал 22 октября 1975 года, сразу как только лента с панорамой выползла из громоздкого фототелеграфного аппарата в евпаторийском Центре дальней космической связи.
К сожалению, в дальнейшем все мои попытки заинтересовать странным объектом коллег в Институте космических исследований АН СССР и администрацию института оказались тщетными. Представления о невозможности существования жизни в условиях высоких температур оказались непреодолимым барьером для любых обсуждений. Всё же ещё за год до опубликования сборника М. В. Келдыша, в 1978 году, вышла книга «Планеты, открытые заново», где приводилось изображение «странного камня». Комментарий к снимку был таким: «Детали предмета симметричны относительно продольной оси. Недостаточная чёткость скрывает его контуры, но… при некотором воображении можно увидеть фантастического обитателя Венеры. В правой части снимка… виден предмет диковинной формы размером около 30 см. Вся его поверхность покрыта странными наростами, причём в их положении можно увидеть какую-то симметрию. Влево от предмета выступает длинный прямой белый отросток, под которым видна глубокая тень, повторяющая его форму. Белый отросток очень похож на прямой хвост. С противоположной стороны предмет оканчивается большим белым округлым выступом, похожим на голову. Весь предмет покоится на короткой толстой «лапе». Разрешение снимка недостаточно, чтобы можно было чётко различить все детали загадочного предмета… Неужели «Венера-9» опустилась рядом с живым обитателем планеты? В это уж очень трудно поверить. К тому же за восемь минут, прошедших до возвращения объектива телекамеры к предмету, он совершенно не изменил своего положения. Это странно для живого существа (если оно не было повреждено краем аппарата, от которого его отделяют сантиметры). Вероятнее всего, мы видим камень необычной формы, похожий на вулканическую бомбу… С хвостом».
Сарказм заключительной фразы - «с хвостом» - показывал, что оппоненты не убедили автора в физической невозможности жизни на Венере. В том же издании говорится: «Представим себе, однако, что в каком-то из космических экспериментов на поверхности Венеры было бы все-таки найдено живое существо… История науки показывает, что, как только появляется новый экспериментальный факт, теоретики, как правило, быстро находят ему объяснение. Можно даже предсказать, каким было бы это объяснение. Синтезированы весьма термостойкие органические соединения, в которых используется энергия π-электронных связей (один из видов ковалентной связи, «обобществления» валентных электронов двух атомов молекулы. - прим. ред.). Такие полимеры способны выдерживать температуры до 1000°С и более. Поразительно, но некоторые земные бактерии используют π-электронные связи в своём метаболизме, однако не для повышения теплостойкости, а для связывания атмосферного азота (что неизбежно требует огромной энергии связей, достигающей 10 eV и более). Как можно видеть, «заготовки» для моделей венерианских живых клеток природа создала даже на Земле».
К этой теме автор возвращался в книгах «Planeten» и «Парад планет». Но в его строго научной монографии «Планета Венера» гипотеза о жизни на планете не упоминается, так как вопрос о необходимых для жизни источниках энергии в безокислительной атмосфере оставался (и продолжает оставаться) неясным.
Новые миссии. 1982 год
Фото 2. Аппарат «Венера-13» на лабораторных испытаниях в 1981 году. В центре видно окно телевизионной камеры, закрытое крышкой.
Оставим на время «странный камень». Следующими удачными полётами к планете с передачей изображений с её поверхности стали миссии «Венера-13» и «Венера-14» в 1982 году. Коллектив Научно-производственного объединения им. С.А. Лавочкина создал удивительные аппараты, которые тогда назывались АМС.
С каждой новой миссией к Венере они становились всё более совершенными, способными противостоять огромным давлениям и температурам. Аппарат «Венера-13» (фото 2), оснащённый двумя телевизионными камерами и другими приборами, опустился в экваториальной зоне планеты.
Благодаря эффективной тепловой защите температура внутри аппаратов поднималась довольно медленно, их системы успели передать много научных данных, панорамные изображения высокой чёткости, в том числе цветные, и с низким уровнем различных помех. Передача каждой панорамы занимала 13 минут. Спускаемый аппарат «Венера-13» 1 марта 1982 года проработал рекордно долго. Он продолжал бы передавать ещё, но на 127-й минуте приём данных с него непонятно кто и зачем приказал прекратить. С Земли была послана команда на выключение приёмника на орбитальном аппарате, хотя спускаемый аппарат продолжал посылать сигналы… Была ли это забота об орбитальном аппарате, чтобы на нём не разрядились аккумуляторы, или что-то ещё, но разве приоритет не оставался за спускаемым аппаратом?
Если исходить из всей переданной информации, в том числе и той, которую ещё недавно считали испорченной шумами, длительность успешной работы «Венеры-13» на поверхности превышала два часа. Опубликованные в печати изображения созданы путём комбинирования цветоделённых и чёрно-белых панорам (фото 3). При низком уровне помех для этого было достаточно трёх изображений.
Фото 3. Панорама поверхности Венеры в месте посадки аппарата «Венера-13». В центре - посадочный буфер аппарата с зубцами турбулизатора, обеспечивающего плавную посадку, выше - сброшенная белая полуцилиндрическая крышка окна телевизионной камеры. Её диаметр 20 см, высота 16 см. Расстояние между зубцами 5 см.
Избыток информации позволил восстановить картинку там, где на короткое время аппарат от изображений поверхности переходил к передаче результатов других научных измерений. Опубликованные панорамы обошли весь мир, многократно перепечатывались, потом интерес к ним стал постепенно угасать; даже специалисты пришли к выводу, что дело уже сделано…
Что удалось увидеть на поверхности Венеры
Новый анализ изображений оказался весьма трудоёмким. Часто спрашивают, почему ждали больше тридцати лет. Нет, не ждали. К старым данным обращались снова и снова, по мере совершенствования средств обработки и, скажем больше, совершенствования наблюдательности и понимания внеземных объектов. Многообещающие результаты получили уже в 2003-2006 годах, а наиболее существенные находки сделали в прошлом и позапрошлом годах, причём работу ещё не завершили. Для исследований использовали последовательности первичных изображений, полученных за достаточно длительное время работы аппарата. На них можно было попытаться обнаружить какие-то различия, понять, что их вызвало (например, ветер), обнаружить объекты, по внешнему виду отличные от естественных деталей поверхности, отметить явления, которые ускользнули от внимания тогда, более тридцати лет назад. При обработке использовали самые простые и «линейные» методы - корректировку яркости, контрастности, размытие или увеличение резкости. Любые другие средства - ретуширование, корректировка или применение какой-либо версии программы Photoshop- полностью исключались.
Наиболее интересны изображения, переданные аппаратом «Венера-13» 1 марта 1982 года. В ходе нового анализа изображений поверхности Венеры удалось обнаружить несколько объектов, которые имели особенности, отмеченные выше. Для удобства им присвоили условные названия, которые, конечно, не отражают реальной их сути.
Фото 4. Нижняя часть крупного объекта «диск», 0,34 м в диаметре, видна справа на верхней границе изображения.
Странный «диск», изменяющий свою форму. «Диск» имеет правильную форму, по-видимому круглую, диаметром около 30 см и напоминает крупную раковину. На фрагменте панорамы на фото 4 видна только его нижняя половина, а верхняя срезана границей кадра.
Положение «диска» на последующих снимках слегка меняется из-за небольшого сдвига сканирующей камеры при разогреве аппарата. На фото 4 к «диску» примыкает вытянутая структура, напоминающая метёлку. На фото 5 приведены последовательные изображения «диска» (стрелка а) и поверхности возле него, а в нижней части кадров указан примерный момент прохождения поля сканера по «диску».
На первых двух кадрах (32-я и 72-я минуты) вид «диска» и «метёлки» почти не менялся, но в конце 72-й минуты в его нижней части появилась короткая дуга. На третьем кадре (86-я минута) дуга стала длиннее в несколько раз, а «диск» начал делиться на части.
На 93-й минуте (кадр 4) «диск» исчез, а вместо него появился примерно
того же размера симметричный светлый объект, образованный
многочисленными складками V-образной формы - «шевронами»,
ориентированными примерно вдоль «метёлки».
От нижней части «шевронов» отделились многочисленные большие дуги,
подобные дуге на третьем кадре. Они закрыли всю поверхность, прилегающую
к крышке телефотометра (белый полуцилиндр на поверхности). В отличие от
«метёлки», под «шевронами» видна тень, что говорит об их объёмности.
Фото 5. Изменения положения и формы объектов «диск» (стрелка a) и «шевроны» (стрелка b). Примерный момент прохождения сканером изображения «диска» указан в нижней части кадров.
Через 26 минут, на последнем кадре (119-я минута) «диск» и «метёлка» полностью восстановились и видны чётко. «Шевроны» и дуги исчезли, как и появились, возможно, переместившись за границу изображения. Таким образом, пять кадров фото 5 демонстрируют полный цикл изменений формы «диска» и вероятную связь «шевронов» и с ним, и с дугами.
«Чёрный лоскут» у измерителя механических свойств грунта. На аппарате «Венера-13» среди других приборов было устройство для измерения прочности грунта в виде откидной фермы длиной 60 см. После посадки аппарата освобождалась удерживающая ферму защёлка, и под действием пружины ферма опускалась на грунт. Измерительный конус (штамп) на её конце, кинетическая энергия которого была известна, углублялся в почву. По глубине его погружения оценивалась механическая прочность грунта.
Фото 6. Неизвестный объект «чёрный лоскут» появился в первые 13 минут после посадки, обвившись вокруг конического измерительного молотка, который частично углубился в грунт. Сквозь чёрный объект просвечивают детали механизма. Последующие изображения (полученные в интервале от 27-й до 50-й минуты после посадки) показывают чистую поверхность молотка, «чёрный лоскут» отсутствует.
Одной из задач миссии было измерение малых составляющих атмосферы и грунта. Поэтому любое отделение от аппарата каких-либо частиц, плёнок, продуктов разрушения или обгорания при спуске в атмосфере и посадке абсолютно исключалось; при наземных испытаниях этим требованиям уделяли особое внимание. Однако на первом же изображении, полученном в интервале 0-13 минут после посадки, отчётливо видно, что вокруг измерительного конуса, по всей его высоте, обмотался вытянутый вверх неизвестный тонкий предмет - «чёрный лоскут» размером около шести сантиметров по высоте (фото 6). На последующих панорамах, сделанных через 27 и 36 минут, этот «чёрный лоскут» отсутствует. Он не может быть дефектом снимка: на более чётких изображениях видно, что одни детали фермы проецируются на «лоскут», а другие частично просвечивают сквозь него. Второй объект этого типа был обнаружен с другой стороны аппарата, под сброшенной крышкой телекамеры. Похоже, что их появление как-то связано с разрушением грунта измерительным конусом или посадочным аппаратом. Это предположение косвенно подтверждает наблюдение ещё одного похожего объекта, появившегося в поле зрения камер позже.
Звезда экрана - «скорпион». Этот наиболее интересный объект появился примерно на 90-й минуте вместе с примыкающим к нему справа полукольцом (фото 7). Внимание к нему прежде всего привлёк, конечно, его странный вид. Сразу же возникло предположение, что это какая-то деталь, отделившаяся от начавшего разрушаться аппарата. Но тогда аппарат быстро вышел бы из строя из-за катастрофического перегрева его устройств в герметизированном отсеке, куда раскалённая атмосфера под действием гигантского давления проникла бы сразу. Однако «Венера-13» продолжала нормально работать ещё час, и, следовательно, объект ей не принадлежал. Согласно технической документации, все наружные операции - сброс крышек датчиков и телекамер, бурение грунта, работа с измерительным конусом - закончились через полчаса после посадки. Больше от аппарата ничего не отделялось. На последующих снимках «скорпион» отсутствует.
Фото 7. Объект «скорпион» появился на изображении примерно на 90-й минуте после посадки аппарата. На последующих изображениях он отсутствует.
На фото 7 скорректированы яркость и контрастность, повышены чёткость и резкость исходного изображения. «Скорпион» имеет размер около 17 сантиметров в длину и сложную структуру, напоминающую земных насекомых или паукообразных. Его форма не может быть результатом случайного сочетания тёмных, серых и светлых точек. Изображение «скорпиона» состоит из 940 точек, а в панораме их 2,08·105. Вероятность образования такой структуры за счёт случайного сочетания точек исчезающе мала: менее 10-100. Иными словами, возможность случайного появления «скорпиона» исключена. Кроме того, он отбрасывает явственно различимую тень, и, следовательно, это реальный объект, а не артефакт. Простое сочетание точек отбрасывать тень не может.
Позднее появление «скорпиона» в кадре можно объяснить, например, процессами, протекавшими во время посадки аппарата. Вертикальные скорость аппарата составляла 7,6 м/с, а боковая была примерно равна скорости ветра (0,3-0,5 м/с). Удар о почву произошёл с обратным ускорением 50g Венеры. Аппарат разрушил грунт на глубину примерно 5 см и отбросил его в сторону бокового движения, засыпав поверхность. Чтобы подтвердить это предположение, место появления «скорпиона» изучили на всех панорамах (фото 8) и увидели интересные подробности.
Фото 8. Последовательные изображения участка грунта, выброшенного при посадке в сторону бокового движения аппарата. Указаны примерные минуты сканирования соответствующего участка.
На первом изображении (7-я минута) на выброшенном грунте видна неглубокая канавка длиной около 10 см. На втором изображении (20-я минута) стороны канавки приподнялись, а её длина увеличилась примерно до 15 см. На третьем (59-я минута) в канавке стала видна регулярная структура «скорпиона». Наконец, на 93-й минуте «скорпион» полностью выбрался из засыпавшего его слоя грунта толщиной 1–2 см. На 119-й минуте он исчез из кадра и отсутствует на последующих изображениях (фото 9).
Фото 9. «Скорпион» (1) появился на панораме, снятой с 87-й по 100-ю минуту. На изображениях, полученных до 87-й и после 113-й минуты, он отсутствует. Малоконтрастный объект 2, вместе с клочковатой светлой средой, также присутствует только на панораме 87-100-й минут. На кадрах 87-100-й и 113-126-й минут слева, в группе камней, появился новый объект К с изменяющейся формой. Его нет на кадрах 53-66-й и 79-87-й минут. В центральной части снимка показаны результат обработки изображения и размеры «скорпиона».
В качестве возможной причины перемещения «скорпиона» в первую очередь рассматривался ветер. Поскольку плотность венерианской атмосферы у поверхности ρ = 65 кг/м³, динамическое воздействие ветра в 8 раз выше, чем на Земле. Скорость ветра v измеряли во многих экспериментах: по доплеровскому смещению частоты передаваемого сигнала; по перемещению пыли и по акустическому шуму в микрофоне на борту - и оценили в пределах от 0,3 до 0,48 м/с. Даже при максимальном её значении скоростной напор ветра ρv² на площадь боковой поверхности «скорпиона» создаёт давление около 0,08 Н, которое вряд ли могло переместить объект.
Другая вероятная причина исчезновения «скорпиона» может быть в том, что он перемещался. По мере удаления от камеры разрешение изображений ухудшалось, и в трёх-четырёх метрах он стал бы неотличимым от камней. Как минимум, на такое расстояние он должен был отдалиться за 26 минут - время следующего возвращения сканера к тем же строкам на панораме.
Из-за наклона оси камеры возникают искажения изображения (фото 3). Но вблизи камеры они невелики и исправления не требуют. Возможна другая причина искажений - перемещение объекта во время сканирования. На съёмку всей панорамы затрачивалось 780 с, а на участок изображения со «скорпионом» - 32 с. При смещении объекта могло происходить, например, кажущееся удлинение или сокращение его размера, но, как будет показано, фауна Венеры должна быть очень медлительной.
Анализ поведения обнаруженных на панорамах Венеры объектов позволяет предположить, что по меньшей мере какая-то их часть имеет признаки живых существ. С учётом этой гипотезы можно попытаться объяснить, почему в первый час работы спускаемого аппарата никакие странные объекты, кроме «чёрного лоскута », не наблюдались, а «скорпион» появился только спустя полтора часа после посадки аппарата.
Сильный удар при посадке вызвал разрушение грунта и выброс его в сторону бокового движения аппарата. После посадки аппарат около получаса производил сильный шум. Пиропатроны отстреливали крышки телекамер и научных приборов, работала буровая установка, освободилась штанга с измерительным молотком. «Обитатели» планеты, если они там были, покинули опасный район. Но со стороны выброса грунта они уйти не успели и были им засыпаны. То обстоятельство, что «скорпион» около полутора часов выбирался из-под сантиметрового завала, говорит о его невысоких физических возможностях. Огромной удачей эксперимента стало совпадение времени сканирования панорамы с появлением «скорпиона» и его близость к телевизионной камере, что позволило разглядеть и подробности развития описанных событий, и его внешний вид, хотя чёткость изображения оставляет желать лучшего. Сканирующие камеры аппаратов «Венера-13» и «Венера-14» предназначались для съёмки панорам окрестностей мест их посадки и получения общих представлений о поверхности планеты. Но экспериментаторам повезло - удалось узнать намного больше.
Аппарат «Венера-14» тоже опустился в экваториальной зоне планеты, на расстоянии около 700 км от «Венеры-13». Поначалу анализ снятых «Венерой-14» панорам каких-либо особых объектов не обнаружил. Но более подробный поиск дал интересные результаты, которые сейчас изучаются. А мы вспомним про первые панорамы Венеры, полученные в 1975 году.
Миссии «Венера-9» и «Венера-10»
Результаты миссий 1982 года не исчерпывают все имеющиеся наблюдательные данные. Почти на семь лет раньше на поверхность Венеры опустились менее совершенные аппараты «Венера-9» и «Венера-10» (22 и 25 октября 1975 года). Затем, 21 и 25 декабря 1978 года, состоялся десант «Венеры-11» и «Венеры-12». На всех аппаратах также стояли оптико-механические сканирующие камеры, по одной с каждой стороны аппарата. К сожалению, на аппаратах «Венера-9» и «Венера-10» раскрылось только по одной камере, крышки вторых не отделились, хотя камеры работали нормально, а на аппаратах «Венера-11» и «Венера-12» не отделились крышки всех сканирующих камер.
По сравнению с камерами «Венеры-13» и «Венеры-14» разрешение на панорамах «Венеры-9» и «Венеры-10» было почти вдвое ниже, угловое разрешение (единичный пиксел) составляло 21 угловую минуту, длительность развёртки строки - 3,5 секунды. Форма спектральной характеристики примерно соответствовала человеческому зрению. Панорама «Венеры-9» охватывала 174° за 29,3 минуты съёмки с одновременной передачей. «Венера-9» и «Венера-10» проработали соответственно 50 минут и 44,5 минуты. Изображение в реальном времени ретранслировалось на Землю через остронаправленную антенну орбитального аппарата. Уровень шума в принятых изображениях был низким, но из-за ограниченного разрешения качество исходных панорам, даже после сложной обработки, оставляло желать лучшего.
Фото 10. Панорама, переданная 22 октября 1975 года аппаратом «Венера-9» с поверхности планеты.
Фото. 11. Угловая левая часть панорамы на фото 10, где виден склон отдалённого холма.
Фото 12. Изображение объекта «странный камень» (в овале) при исправлении геометрии панорамы «Венеры-9» становится более вытянутым. Центральное поле, ограниченное наклонными линиями, соответствует правой части фото 10.
Вместе с тем изображения (особенно насыщенная деталями панорама «Венеры-9») поддались дополнительной, очень трудоёмкой обработке современными средствами, после которой они стали гораздо чётче (нижняя часть фото 10 и фото 11) и вполне сравнимыми с панорамами «Венеры-13» и «Венеры-14». Как уже отмечалось, ретуширование и дополнения изображений полностью исключали.
Аппарат «Венера-9» опустился на склон холма и встал под углом почти 10° к горизонту. На дополнительно обработанной левой части панорамы чётко виден отдалённый склон следующей возвышенности (фото 11). «Венера-10» села на ровную поверхность на расстоянии 1600 км от «Венеры-9».
Анализ панорамы «Венеры-9» выявил много интересных деталей. Вначале вернёмся к изображению «странного камня». Он был настолько «странным», что эту часть снимка даже вынесли на обложку издания «Первые панорамы поверхности Венеры».
Объект «сыч»
В 2003-2006 годах качество изображения «странного камня» удалось заметно улучшить. По мере изучения объектов на панорамах совершенствовалась и обработка изображений. Аналогично предложенным выше условным названиям «странный камень» за свою форму получил название «сыч». На фото 12 представлен улучшенный результат, основанный на исправленной геометрии изображения. Детализация объекта повысилась, но всё же оставалась недостаточной для определённых выводов. Изображение построено на основе крайней правой части фото 10. Вид равномерно светлого неба может быть обманчивым, так как на исходном изображении просматриваются едва различимые пятна. Если предположить, что здесь, как и на фото 11, виден склон другого холма, то он плохо различим и должен находиться гораздо дальше. Следовало существенно улучшить разрешение деталей исходного изображения.
Фото 13. Сложная симметричная форма и другие особенности объекта «странный камень» (стрелка) выделяют его на фоне каменистой поверхности планеты в точке посадки «Венеры-9». Размеры объекта около полуметра. На врезке объект показан при исправленной геометрии.
Обработанный фрагмент фото 10 приведён на фото 13, где «сыч» отмечен стрелкой и окружён белым овалом. Он имеет правильную форму, выраженную продольную симметрию, и его трудно интерпретировать как «странный камень» или «вулканическую бомбу с хвостом». Положение деталей «бугорчатой поверхности » обнаруживает определённую радиальность, идущую от правой части, от «головы». Сама «голова» имеет более светлый оттенок и сложную симметричную структуру с крупными фигурными, также симметричными тёмными пятнами и, возможно, с каким-то выступом сверху. В целом структуру массивной «головы» понять сложно. Не исключено, что какие-то мелкие камни, случайно совпадающие по оттенкам с «головой», представляются её частью. Исправление геометрии немного удлиняет объект, делая его более «стройным» (фото 13, врезка). Прямой светлый «хвост» имеет длину около 16 см, а весь объект вместе с «хвостом» достигает полуметра при высоте не менее 25 см. Тень под его корпусом, который слегка поднят над поверхностью, полностью повторяет контуры всех его частей. Таким образом, размеры «сыча» довольно велики, что позволило получить достаточно подробное изображение даже при том ограниченном разрешении, которым обладала камера, и, конечно, благодаря близкому расположению объекта. Уместен вопрос: если на фото 13 мы видим не обитателя Венеры, то что это? Очевидная сложная и весьма упорядоченная морфология объекта делает трудным поиск других предположений.
Если в случае «скорпиона» («Венера-13 ») имелась некоторая зашумлённость панорамы, которую устранили известными приёмами, то на панораме «Венеры-9» (фото 10) шумы практически отсутствуют и на изображение не влияют.
Вернёмся к исходной панораме, детали которой видны достаточно чётко. Изображение с исправленной геометрией и наиболее высоким разрешением приведено на фото 14. Здесь есть ещё один элемент, который требует внимания читателя.
Повреждённый «сыч»
Фото 14. Наиболее высокое разрешение удалось получить при обработке панорамы «Венеры-9» с исправленной геометрией.
При первых обсуждениях результатов «Венеры-13» одним из главных был вопрос: как на Венере природа могла бы обойтись без воды, абсолютно необходимой для земной биосферы? Критическая температура для воды (когда её пар и жидкость находятся в равновесии и имеют неразличимые физические свойства) на Земле 374°С, а в условиях Венеры - около 320°С. Температура у поверхности планеты около 460°С, поэтому метаболизм организмов на Венере (если таковые существуют) должен строиться как-то иначе, без воды. Вопрос об альтернативных жидкостях для жизни в условиях Венеры уже рассматривался в ряде научных работ, и химикам такие среды известны. Возможно, такая жидкость присутствует на фото 14.
Фото 15. Фрагмент панорамы - фотоплан. От посадочного буфера тянется тёмный след, который, по-видимому, оставлял за собой раненный аппаратом организм. След образован какой-то жидкой субстанцией неизвестной природы (на Венере не может быть жидкой воды). Объект (размером около 20 см) сумел отползти на 35 см за время не более шести минут. Фотоплан удобен тем, что позволяет сопоставлять и измерять реальные размеры объектов.
От места на торе посадочного буфера «Венеры-9», отмеченного звёздочкой на фото 14, по поверхности камня влево тянется тёмный след. Далее он сходит с камня, расширяется и заканчивается у светлого предмета, похожего на рассмотренного выше «сыча», но вдвое меньших размеров, около 20 см. Других подобных следов на изображении нет. Можно догадаться о происхождении следа, который начинается непосредственно у посадочного буфера аппарата: объект был частично раздавлен буфером и, отползая, оставил тёмный след жидкого вещества, выделившегося из его повреждённых тканей (фото 15). Для земных животных такой след назвали бы кровавым. (Таким образом, первая жертва «земной агрессии» на Венере относится к 22 октября 1975 года.) До шестой минуты сканирования, когда объект возник на изображении, он сумел отползти примерно на 35 см. Зная время и расстояние, можно установить, что его скорость была не меньше 6 см/мин. На фото 15, между крупными камнями, где находится пострадавший объект, можно различить его форму и другие особенности.
Тёмный след указывает, что подобные объекты, даже повреждённые, при серьёзной опасности способны перемещаться со скоростью не менее 6 см/мин. Если «скорпион», о котором уже говорилось, между 93-й и 119-й минутами действительно удалился на расстояние не менее одного метра, за пределы видимости камеры, то его скорость была не менее 4 см/мин. Вместе с тем, сравнивая фото 14 с другими фрагментами изображений, переданных «Венерой-9» за семь минут, видно, что «сыч» на фото 13 не переместился. Неподвижными оставались и некоторые объекты, найденные на других панорамах (которые здесь не рассматриваются). Наиболее вероятно, что такая «неторопливость» вызвана их ограниченными энергетическими запасами («скорпион», например, на несложную операцию собственного спасения затратил полтора часа) и медленные перемещения венерианской фауны для неё нормальны. Заметим, что энерговооружённость земной фауны очень высока, чему способствуют обилие флоры для питания и окислительная атмосфера.
В этой связи следует вернуться к объекту «сыч» на фото 13. Упорядоченная структура его «бугорчатой поверхности» напоминает небольшие сложенные крылья, а опирается «сыч» на «лапу», похожую на птичью. Плотность атмосферы Венеры на уровне поверхности составляет 65 кг·м³. Сколько-нибудь быстрое движение в такой плотной среде затруднительно, зато для полёта потребовались бы совсем небольшие крылья, чуть больше плавников рыб, и незначительные расходы энергии. Однако для утверждения, что объект относится к пернатым, доказательств недостаточно, и, летают ли обитатели Венеры, пока неизвестно. Но, похоже, их привлекают некоторые метеорологические явления.
«Снегопад» на Венере
Об атмосферных осадках на поверхности планеты до сих пор ничего известно не было, кроме предположения о возможном образовании и выпадении высоко в горах Максвелла аэрозолей из пирита, сульфида свинца или других соединений. На последних панорамах «Венеры-13» присутствует множество белых точек, покрывающих их значительную часть. Точки считали шумами, потерей информации. Например, когда сигнал, передаваемый в негативе, от одной точки изображения теряется, на его месте появляется белая точка. Каждая такая точка - это пиксел, либо потерянный из-за сбоя нагревшейся аппаратуры, либо пропавший при краткой потере радиосвязи между спускаемым аппаратом и орбитальным ретранслятором. При обработке панорамы в 2011 году белые точки заменяли осреднёнными значениями прилегающих пикселов. Изображение стало более чётким, однако осталось множество мелких белых пятнышек. Они состояли из нескольких пикселов и представляли собой, скорее, не помехи, а что-то реальное. Даже на необработанных снимках видно, что точки почему-то почти отсутствуют на чёрном корпусе прибора, попавшего в кадр, а само изображение и момент появления помехи никак не связаны. К сожалению, всё оказалось сложнее. На приведённых ниже сгруппированных изображениях помехи встречаются и на близком тёмном фоне. Более того, они редко, но всё же встречаются и на телеметрических вставках, когда трансляция панорамы периодически на восемь секунд замещалась передачей данных с других научных приборов. Поэтому на панорамах видны как осадки, так и помехи электромагнитного происхождения. Последнее подтверждается тем, что применение операции лёгкого «размытия» резко улучшает изображение, устраняя именно точечные помехи. Но происхождение электрических помех остаётся неизвестным.
Фото 16. Хронологическая последовательность изображений с метеорологическими явлениями. Время, указанное на панорамах, отсчитывается от начала сканирования верхнего изображения. Сначала вся сперва чистая поверхность покрылась белыми пятнышками, затем, за последующие полчаса, площадь выпавших осадков уменьшилась не менее чем наполовину, а грунт под «растаявшей» массой приобрёл тёмный оттенок, подобно увлажнённой растаявшим снегом земной почве.
Сопоставив эти факты, можно сделать вывод, что за шумы отчасти принимали метеорологические явления - осадки, напоминающие земной снег, и их фазовые переходы (таяние и испарение) на поверхности планеты и на самом аппарате. На фото 16 показаны четыре такие последовательные панорамы. Выпадение осадков происходило, по-видимому, краткими интенсивными порывами, после чего площадь выпавших осадков уменьшилась не менее чем наполовину за следующие полчаса, а грунт под «растаявшей » массой потемнел, подобно увлажнённой земной почве. Поскольку температура поверхности в точке посадки установлена (733 К), а термодинамические свойства атмосферы известны, главный вывод наблюдения состоит в том, что имеются весьма жёсткие ограничения на природу выпадающей твёрдой или жидкой субстанции. Разумеется, состав «снега» при температуре 460°С - большая загадка. Однако веществ, которые имеют критическую pT-точку (когда они существуют одновременно в трёх фазах) в узком интервале температур вблизи 460°С и при давлении 9 МПа, наверное, очень немного, и среди них - анилин и нафталин. Описываемые метеорологические явления возникли после 60-й или 70-й минуты. В это же время появился «скорпион » и возникли некоторые другие интересные явления, которые ещё предстоит описать. Невольно напрашивается вывод, что венерианская жизнь ждёт осадков, как дождя в пустыне, или, наоборот, избегает их.
Возможность жизни в условиях, аналогичных умеренно высоким температурам (733 К) и углекислотной атмосфере Венеры, не раз рассматривалась в научной литературе. Авторы приходили к заключению, что её наличие на Венере, например в микробиологических формах, не исключено. Рассматривалась также жизнь, которая могла эволюционировать в медленно меняющихся условиях от ранних этапов истории планеты (с более близкими к земным условиям) к современным. Температурный диапазон вблизи поверхности планеты (725-755 К в зависимости от рельефа), конечно, абсолютно неприемлем для земных форм жизни, но если вдуматься - термодинамически он ничем не хуже земных условий. Да, среды и действующие химические агенты нам неизвестны, но их никто и не искал. Химические реакции при высоких температурах очень активны; исходные материалы на Венере мало чем отличаются от земных. Анаэробных организмов известно сколько угодно. Фотосинтез у ряда простейших основывается на реакции, когда донором электронов оказывается сероводород H2S, а не вода. У многих видов живущих под землёй автотрофных прокариотов вместо фотосинтеза используется хемосинтез, например 4H2 + CO2 → CH4 + H2O. Физических запретов на жизнь при высоких температурах не видно, кроме, конечно, «земного шовинизма». Разумеется, фотосинтез при высоких температурах и в безокислительной среде должен, по-видимому, опираться на совершенно другие, неизвестные биофизические механизмы.
Но какими источниками энергии в принципе могла бы пользоваться жизнь в венерианской атмосфере, где основную роль в метеорологии играют соединения серы, а не вода? Обнаруженные объекты довольно велики, это не микроорганизмы. Наиболее естественно предположить, что они, подобно земным, существуют за счёт растительности. Хотя прямые лучи Солнца из-за мощного облачного слоя, как правило, не достигают поверхности планеты, света для фотосинтеза там хватает. На Земле рассеянной освёщенности 0,5-7 килолюкс вполне достаточно для фотосинтеза даже в глубине густых тропических лесов, а на Венере она лежит в пределах 0,4-9 килолюкс. Но если настоящая статья и даёт какие-то представления о возможной фауне Венеры, то судить о флоре планеты по имеющимся данным нельзя. Похоже, что некоторые её признаки удаётся обнаружить на других панорамах.
Независимо от конкретного биофизического механизма, действующего на поверхности Венеры, при температурах падающего T1 и уходящего T2 излучений, термодинамическая эффективность процесса (кпд ν = (T1 - T2)/T1) должна быть несколько ниже земной, так как T2 = 290 К для Земли и T2 = 735 К для Венеры. Кроме того, из-за сильного поглощения сине-фиолетовой части спектра в атмосфере максимум солнечного излучения на Венере смещён к зелёно-оранжевой области и, согласно закону Вина, соответствует более низкой эффективной температуре T1 = 4900 К (у Земли T1 = 5770 К). В этом отношении условиями, наиболее благоприятными для жизни, обладает Марс.
Заключение о загадках Венеры
В связи с интересом к возможной обитаемости определённого класса экзопланет с умеренно высокой температурой поверхности со всей тщательностью были заново рассмотрены результаты телевизионных исследований поверхности Венеры, выполненных в миссиях «Венера-9» в 1975 году и «Венера-13» в 1982-м. Планету Венеру рассматривали как природную высокотемпературную лабораторию. Наряду с ранее опубликованными изображениями изучены панорамы, ранее не включённые в основную обработку. На них видны появляющиеся, изменяющиеся или исчезающие объекты заметных размеров, от дециметра до полуметра, случайное возникновение изображений которых объяснить не удаётся. Обнаружены возможные свидетельства того, что некоторые из найденных объектов, обладающих сложной регулярной структурой, были частично засыпаны грунтом, выброшенным при посадке аппарата, и медленно освобождались из него.
Интересен вопрос: какими источниками энергии могла бы пользоваться жизнь в высокотемпературной безокислительной атмосфере планеты? Предполагается, что, подобно Земле, источником существования гипотетической фауны Венеры должна быть её гипотетическая флора, которая осуществляет фотосинтез особого типа, а некоторые её образцы удастся обнаружить на других панорамах.
Телевизионные камеры аппаратов «Венера » не предназначались для съёмки возможных обитателей Венеры. Специальная миссия для поиска жизни на Венере должна быть существенно более сложной.
Наука
Хотя вторая планета от Солнца названа в честь римской богини любви, Венера совсем не прекрасна, крайней мере, не гостеприимна. Во-первых, температура ее поверхности достигает 900 градусов по Фаренгейту, что делает ее самой горячей планетой в Солнечной системе. Во-вторых, давление углекислого газа в 92 раза превышает давление в земной атмосфере. Плюс ко всему, непрозрачные облака, которые блокируют наше видение поверхности земного шара, пронизаны серной кислотой.
Как вы наверняка уже догадались, изучать эту планету крайне сложно. Однако, шаг за шагом, ученые все больше узнают о ближайшем планетарном соседе Земли. Ниже представлены некоторые из самых больших тайн самого яркого после Солнца и Луны объекта на нашем небе.
"Руины" климата
Венеру иногда называют "злобным двойником" Земли. С точки зрения размера, состава и орбитальной позиции, Венера на самом деле больше всех похожа на нашу собственную. В начале существования Венеры, по мнению ученых, ее мир был очень похож на то, что есть сейчас на Земле: океаны, более прохладный климат и т.д.
Но за несколько миллиардов лет, парниковый эффект, как оказалось, взял свое. Венера на треть ближе к Солнцу, чем Земля, следовательно, она получает в два раза больше солнечного света. Это дополнительное тепло вызвало большее и быстрое испарение воды с ее поверхности. В свою очередь, водяной пар поглощал больше тепла, вызывая дальнейшее нагревание планеты, что провоцировало еще большее испарение и так далее, вплоть до полного исчезновения океанов.
"Таким образом, именно этот механизм превратил Венеру в то, что нам известно о ней сейчас", - говорит Дэвид Гринспун (David Grinspoon), куратор астробиологии в денверском музее науки и природы. Точное выяснение того, как именно и когда Венера "высохла" поможет смоделировать дальнейшее поведение Земного климата, а также избежать ее судьбы.
Вращающаяся атмосфера
Венера вращается вокруг своей оси гораздо медленнее, чем Земля: одни сутки на Венере длятся 243 земные сутки, что больше, чем год на Венере, который проходит за 224 земных суток. При этом, облака на Венере двигаются со скоростью 360 км/ч, что в 60 раз превышает скорость вращения планеты вокруг своей оси (частично ветра вызваны вращением планеты). Пропорционально, если соотносить подобные порывы ветра с тем, что происходит на Земле, но экваториальные ветра должны дуть со скоростью 9650 км/ч.
Таким образом, подчеркивает Гринспун, супер-вращение атмосферы Венеры, происходит из-за наличия большого количества энергии, поступаемой вместе с солнечным светом, однако, полная система работы по-прежнему остается неизвестной.
Обратное направление
Все планеты в Солнечной системе вращаются вокруг Солнца в направлении против часовой стрелки, если наблюдать с солнечного северного полюса. Но дела обстоят совсем по-другому на Венере, вращение которой проходит (впрочем, как и у Урана) в обратном направлении. На Венере, другими словами, солнце восходит на западе, а садится на востоке.
Вероятно, всему виной космическое столкновение, которое произошло в самом начале существования планеты. Дальнейшее изучение и понимание структуры и состава Венеры поможет воссоздать полную картину происходивших событий.
Вспышка
Вопрос о том, действительно ли молния возникает из облаков Венеры, до сих пор остается открытым. Хотя космический аппарат Venus Express и "слышал" характерные электромагнитные статистические разряды, которые молния производит на Земле, камерой до сих пор не было зафиксировано ни одной вспышки, которая подтвердила бы эти подозрения.
Само образование этой молнии также не менее таинственно. На Земле ключевую роль в этом процессе играют ледяные кристаллы внутри облаков, а эти ингредиенты находятся в большом дефиците в гипераридной атмосфере Венеры.
Горячая точка внеземной жизни?
Хотя маловероятно, но, по утверждению Гринспуна, есть правдоподобный аргумент, который может говорить о наличии жизни на планете, конечно не на перегретой поверхности Венеры, а в ее облаках. Около 30 миль выше поверхности, условия крайне схожи с земными, то есть там давление и температура земного типа. В качестве энергии, живые организмы могут использовать солнечный свет или химические вещества в облаках. Безусловно, эти существа должны терпеть присутствие серной кислоты, однако, экстремофилы на Земле нам красочно продемонстрировали, что жизнь может процветать даже в самых суровых условиях. "Это лишь одна из причин, по которой следует тщательнее изучать облака Венеры", - завершил Гринспун.
Большинство космических аппаратов, посланных на Венеру, совершили посадку на ее возвышенностях. Но спускаемый аппарат "Венера-9", передавший первые кадры в Центр дальней космической связи 22 октября 1975 года, угодил в "низину" на склоне горы. В этой "яме" скопление тяжелых газов венерианской атмосферы создало своеобразный микроклимат с температурой выше 465 градусов по Цельсию. Переданное "Венерой-9" изображение в корне отличается от того, что видно на плоскогорье.
Во-первых, до самого горизонта наблюдаются большие камни разнообразной формы и резко различающиеся по размерам. А в левой части панорамы находятся "раковины", чем-то напоминающие земные ракушки ужовки или каури. Конечно же, на эти "раковины" многие исследователи обратили внимание, но посчитали их тоже камнями. Ни в какие логические рамки не укладывалось, что при такой высокой температуре, давлении и атмосфере, наполненной химически активными соединениями, может существовать что-то живое. Л. В. Ксанфомалити в книге "Планеты, открытые заново", так их и называет: "камни, напоминающие раковины, очевидно, со слоистой структурой". Однако уже тогда возникли предположения, что получены изображения образований, не укладывающихся в категорию камней.
Известный морфолог профессор А. А. Зубов первым обратил внимание на эти странные "камни", как только панорама изображения попала к нему в руки. Но кто мог согласиться тогда с ученым, что однотипно устроенные структуры, повернутые щелью к спускаемому аппарату, можно рассматривать как живые организмы? Гипотезу о наличии живых форм на раскаленной планете четверть века назад ученые принять не могли.
В середине 1983 года обнаружилось, что на Земле есть бактерии, способные жить при очень высоких температурах и давлении. Эти белковые формы жизни были обнаружены в жерлах подводных вулканов. Ученые из штата Орегон определили в лабораторных условиях, что "огненные" жители из кратеров подводных вулканов лучше всего размножаются при температуре 250 градусов и давлении 250 атмосфер. Эти бактерии питаются серой и магнием, которые им в избытке доставляет подводный вулкан. Они неплохо себя чувствуют и при 400 - 450 градусах, а вот холода не выносят и уже при 80 градусах замерзают.
Факты же таковы: в левой части панорамы, переданной с "Венеры-9", видны одинаковые по строению, напоминающие огурцы странные "камни". Их четыре, два на переднем плане, один выглядывает из-за большого камня, но уже настоящего, а четвертая "ракушка" вообще раскрылась и выпустила из себя какую-то массу с шариком впереди. Вот теперь и посмотрим, чем же отличаются эти образования от окружающих камней.
Все четыре "ракушки" имеют одинаковую форму и одинаковые размеры, что характерно для живых существ. Рассматриваемые ракушки - округлые, эллипсовидные образования, следовательно, к природным кристаллам их отнести нельзя. Еще одна особенность, наиболее четко выраженная у двух передних "раковин", - одинаковая по строению щель, которой они повернуты к спускаемому аппарату. Почему эти "камни" со слоистой структурой не лежат щелью вверх или вниз? И строение щели тоже у всех одинаково: с левой стороны она шире, чем с правой, и на трех "раковинах", по крайней мере, виден характерный изгиб, а над широкой ее частью - небольшой выступ. Подобных одинаковых по строению и размерам структур нет больше на всей панораме до самого горизонта. Там действительно видны только одни камни.
Автор книги "Возникновение биологической организации" Г. Кастлер рассчитал объем характерной информации для бактерии, то есть, возможно, той формы жизни, к которой относятся рассматриваемые нами "ракушки" с Венеры. По его данным, вероятность случайной встречи повторной для бактерий формы необычайно мала. Но с учетом всех особенностей "раковин" - одинаковой по морфологическому строению щели у каждой "раковины", возможности поворота щели в сторону спускаемого аппарата, наличия у каждой "ракушки" ближе к правому концу внизу своеобразного шарика - вероятность, что мы имеем дело с живыми существами, значительно возрастает. Любопытно, что чем ближе "раковины" находятся к спускаемому аппарату, тем плотнее у них прикрыта щель.
Изображение имеет и некоторые другие особенности, говорящие о загадочности природы "раковин" с Венеры, например, все они находятся как бы в примитивном "жилище" из камней. Хорошо видно и углубление, окаймленное плоскими плитами, образующими подобие квадрата. Однако это единичное образование, и оно могло получиться случайно. Внимательное изучение снимка показывает, что все венерианские "раковины" не присыпаны щебенкой в отличие от камней, которые окружают их. Это довод в пользу того, что они способны передвигаться. Такое предположение подтверждается тем, что все щели раковин обращены к спускаемому аппарату. Здесь можно возразить: почему же тогда время передачи изображения все "ракушки были неподвижны? Время, за которое объектив телекамеры двигался вдоль панорамы обратно, составило восемь минут. То есть в течение этого времени "ракушки" не двигались. Но ведь и у нас на Земле различные звери или насекомые, испуганные появлением человека, как бы застывают на время. Некоторые животные вообще могут долго пребывать в неподвижном состоянии.
Никаких предположений относительно классификации "раковин" делать пока нельзя. Возможно, это огромные разросшиеся бактерии или остатки прежней жизни, некогда бушевавшей на поверхности раскаленной теперь планеты. Подтверждение факта существования любых форм жизни на планетах Солнечной системы внесет революционный переворот в наши представления о Вселенной.
Изучение Венеры продолжается. Не исключено, что новые спускаемые на поверхность этой планеты аппараты окажутся не только на плоскогорьях, но и в низинах, где совершенно другие условия и где, возможно, есть жизнь, пока необъяснимая для нас. Но не надо забывать шутки, придуманной самими же землянами от имени инопланетян: разве может быть жизнь на планете, в атмосфере которой содержится кислород?
Есть надежда, что в ближайшем будущем вопрос о наличии жизни на Венере будет решен. Для этого нужны новые посадки спускаемых аппаратов в "низины" Венеры. Не исключено, что на нашем земном лабораторном столе в раскаленном термостате когда-либо будет ползать "ракушка" с Венеры!
