Космос

Саган Карл

Если бы Венера и впрямь сочилась влагой, в ее спектре должны были бы без труда обнаружиться линии водяного пара. Однако спектроскопические исследования, предпринятые около 1920 года в обсерватории Маунт-Вилсон, не выявили ни следа, ни даже намека на присутствие водяного пара над облаками Венеры, что заставляет предположить существование иссушенной пустынной тверди, укутанной облаками тончайшей силикатной пыли. Дальнейшие изыскания обнаружили в атмосфере огромное количество углекислоты, наведя некоторых ученых на мысль, что вся вода на планете связана углеводородами, отчего и образовалась углекислота, а значит, поверхность Венеры представляет собой огромное нефтяное поле, море нефти, покрывающее всю планету. Другие заключили, что водяного пара над облаками нет потому, что облака эти очень холодные и вся вода конденсируется в мельчайшие капли, которым свойствен иной набор спектральных линий, чем водяному пару. Они высказали предположение, что планета полностью залита водой – за исключением, возможно, случайных островов, покрытых слоем известняка, подобно скалам Дувра. Но из-за огромного количества углекислоты в атмосфере море не может состоять из обычной воды; законы физической химии говорят, что она должна быть газированной. И получалось, что Венера – огромный океан сельтерской воды.

Первый намек на истинное положение дел удалось получить не анализируя спектры в видимой и ближней инфракрасной области, а благодаря исследованиям в радиодиапазоне. Радиотелескоп работает скорее как экспонометр, а не как фотоаппарат. Вы направляете его на довольно обширный участок неба, и он регистрирует, сколько энергии приходит оттуда на Землю на определенной радиочастоте. Мы уже привыкли к радиосигналам, передаваемым некоторыми разновидностями разумной жизни, а именно теми, что строят теле- и радиостанции. Однако существует множество других причин, по которым естественные объекты могут испускать радиоволны. Одна из них – нагрев. И когда в 1956 году один из первых радиотелескопов был направлен в сторону Венеры, обнаружилось, что она испускает радиоволны, как будто нагрета до чрезвычайно высокой температуры. Но окончательное подтверждение того, что поверхность Венеры невероятно горяча, пришло от советских космических аппаратов серии «Венера», которые впервые проникли сквозь облачный покров и опустились на загадочную и недоступную поверхность ближайшей планеты. Оказалось, что Венера страшно раскалена. Никаких болот, никаких нефтяных полей, никаких океанов газировки. При нехватке данных так легко допустить ошибку...

Когда я здороваюсь с приятельницей, я вижу ее благодаря отраженному свету Солнца или, например, лампы накаливания. Лучи света рассеиваются на ней и попадают в мой глаз. Однако древние, даже такие великие мыслители, как Евклид, считали, что мы видим посредством особых, испускаемых глазами лучей, которые как бы ощупывают наблюдаемые объекты, активно взаимодействуют с ними. Это естественное представление, и оно продолжает бытовать, хотя и не согласуется с невидимостью объектов в темной комнате. Сегодня мы соединяем лазер с фотоэлементом или радиопередатчик с радиотелескопом и таким образом можем при помощи света активно взаимодействовать с удаленными объектами. В радарной астрономии радиоволны испускаются находящимся на Земле радиотелескопом и отражаются обратно. На многих длинах волн облака и атмосфера Венеры совершенно прозрачны для радиоизлучения. В тех местах, где поверхность изобилует неровностями, излучение поглощается или рассеивается в разные стороны. Такие участки выглядят для радиоволн темными. Слежение за перемещением деталей поверхности в ходе вращения Венеры позволило впервые надежно определить продолжительность суток на планете – время, в течение которого Венера совершает один оборот вокруг своей оси. Выяснилось, что на один оборот относительно звезд Венера затрачивает 243 земных дня, причем вращается она в направлении, обратном направлению вращения всех планет внутренней части Солнечной системы. В результате Солнце здесь встает на западе и садится на востоке, а между двумя восходами минует 118 земных суток. А еще в моменты максимального сближения с Землей Венера всегда поворачивается к нам почти в точности одной и той же стороной своей поверхности. Хотя к такому, синхронизированному с Землей режиму вращения Венеру привело тяготение нашей планеты, это произошло не вдруг. Да и не может возраст Венеры насчитывать каких-то несколько тысяч лет, он должен быть таким же, как и у всех остальных объектов во внутренней части Солнечной системы.

Радарные изображения Венеры были получены как наземными радиотелескопами, так и с космического аппарата «Пионер-Венера», находившегося на орбите вокруг планеты [71] . На них отчетливо видны признаки ударных кратеров. Кратеров – не слишком больших и не слишком мелких – на Венере как раз столько, сколько насчитывается на лунных возвышенностях, – еще одно подтверждение того, что планета очень стара. Но венерианские кратеры совсем неглубокие, как будто под влиянием высокой температуры скалы на протяжении длительных периодов времени растекаются, подобно маслу или пластилину, постепенно сглаживая рельеф. Здесь есть огромные плоскогорья, вдвое выше Тибетского плато, громадные рифтовые долины, возможно, гигантские вулканы и горы, сравнимые по высоте с Эверестом [72] . Теперь мы можем видеть этот мир, прежде полностью скрытый от нас облаками, – его детали впервые исследованы посредством радара и космических аппаратов.

71

Радиокартирование большей части северного полушария Венеры выполнили в 1983 г. советские станции «Венера-15» и «Венера-16». Более подробные радиоизображения были получены американским космическим аппаратом «Магеллан», который работал на орбите Венеры с 1990 по 1994 г. Помимо радиокарты, покрывающей более 98 % поверхности планеты, «Магеллан» также составил гравитационную карту, охватывающую 95 % поверхности. – Пер.

72

Высота гор Максвелла на Венере достигает 10 800 м, что больше высоты Эвереста (8846,1 м). – Пер.

Температура на поверхности Венеры, согласно радиоастрономическим наблюдениям, подтвержденным прямыми измерениями с космических аппаратов, составляет около 480oС – больше, чем в самой горячей кухонной печи. Атмосферное давление на поверхности достигает 90 атмосфер, то есть в 90 раз превосходит земное и соответствует давлению воды на глубине 1 километр. Чтобы достаточно долго продержаться на Венере, космический аппарат должен быть устроен по образцу глубоководного батискафа и при этом еще хорошо охлаждаться.

Более десятка космических аппаратов Советского Союза и Соединенных Штатов вошли в плотную атмосферу Венеры и проникли сквозь облака; некоторые из них смогли просуществовать на поверхности около часа [73] . Два советских аппарата «Венера» передали оттуда изображения [74] . Давайте пройдем по следам пионерских миссий и посетим иной мир.

В обычном видимом свете можно наблюдать бледно-желтые облака Венеры, но, как впервые отметил Галилей, в них практически не на чем задержаться взгляду. Однако камера, работающая в ультрафиолетовом диапазоне, позволяет рассмотреть в верхних слоях атмосферы изящную, сложную систему вихревых ветров, дующих со скоростью около 100 метров в секунду. На 96 процентов атмосфера Венеры состоит из углекислоты. Имеются незначительные следы азота, водяного пара, аргона, угарного и других газов, но содержание углеводородов и углеводов не превышает 0,1 части на миллион. Облака Венеры, как выяснилось, представляют собой в основном концентрированный раствор серной кислоты. Присутствуют также небольшие количества соляной и плавиковой кислот. Даже верхние, холодные облака Венеры оказались совершенно отвратительным местом.

73

В ходе успешного американского проекта «Пионер-Венера» 1978-1979 годов были задействованы орбитальный модуль и четыре атмосферных зонда, два из которых смогли короткое время проработать в суровых условиях на поверхности Венеры. При создании космических аппаратов для исследования планет было сделано множество неожиданных новых разработок. Вот одна из них. В числе инструментов, установленных на борту атмосферных зондов «Пионер-Венеры», был сетевой потоковый радиометр для одновременного измерения количества инфракрасной энергии, идущей вверх и вниз в каждом слое венерианской атмосферы. Для прибора потребовалось изготовить прочное окно, прозрачное в инфракрасном диапазоне. Специально с этой целью был импортирован алмаз в 13,5 карата. Подрядчику пришлось заплатить ввозную пошлину в размере 12 000 долларов. Но в конце концов американская таможня решила, что после запуска к Венере камень уже не может быть предметом купли-продажи на Земле, и деньги вернули изготовителю. – Авт.

74

«Венера-9 и -10» передали первые черно-белые снимки поверхности Венеры. Первые цветные снимки были получены аппаратами «Венера-13 и -14» в 1982 г. – Пер.

Над видимым облачным слоем, на высоте около 70 километров от поверхности, всегда висит дымка из мельчайших частиц. На уровне 60 километров мы ныряем в облака, чтобы очутиться в окружении капелек концентрированной серной кислоты. По мере погружения они становятся крупнее. В нижних слоях атмосферы имеются следы едкого газа – диоксида серы (SO2). Поднимаясь выше облаков, он испытывает на себе разлагающее действие ультрафиолетового излучения Солнца и вступает в реакцию с водой, образуя серную кислоту, которая конденсируется в мельчайшие капли, оседает и на небольших высотах благодаря нагреванию вновь распадается на SO2 и воду, завершая круговорот. По всей Венере постоянно идут сернокислые дожди, но ни одна капля никогда не достигает поверхности планеты.

Желтый серный туман продолжается до высоты 45 километров над поверхностью, достигнув которой, мы оказываемся в плотной, но кристально прозрачной среде. Однако атмосферное давление настолько велико, что разглядеть поверхность невозможно. Солнечный свет, рассеиваемый молекулами атмосферы, полностью скрывает ее из виду. Здесь нет пыли, нет облаков, просто газовая оболочка планеты становится осязаемо плотной. Сквозь лежащие выше облака проникает довольно много солнечного света, не меньше, чем на Земле в пасмурный день.

Обжигающая жара, разрушительное давление, ядовитые газы и жуткий красноватый свет делают Венеру больше похожей не на богиню любви, а на воплощение преисподней. Насколько мы можем судить, в некоторых местах поверхность покрыта беспорядочно разбросанными, немного размягченными каменными обломками – враждебный, пустынный ландшафт, который изредка разнообразят разъеденные останки брошенных космических кораблей с далекой планеты, совершенно неразличимые сквозь толстую, облачную, ядовитую атмосферу [75] .

75

Очень маловероятно, чтобы в такой ужасной местности водилось что-то живое, даже создания, очень сильно отличающиеся от нас. Органические и любые мыслимые биологические молекулы просто распались бы здесь на куски. Но проявим снисходительность и вообразим, что разумная жизнь все же возникла на такой планете. Сможет ли эта жизнь создать науку? В основе развития науки на Земле лежали наблюдения закономерностей движения звезд и планет. Но Венера полностью укрыта облаками. Ночь продолжительна – около 59 земных суток, – однако с поверхности Венеры вы не увидите на небе объектов астрономической Вселенной. Даже Солнца не видно в дневное время; его свет рассеивается по всему небу – так аквалангист под водой видит только однородное разлитое свечение. Если на Венере построить радиотелескоп, он сможет обнаружить Солнце, Землю и другие далекие объекты. Существование звезд можно, в конце концов, вывести из общих принципов физики, но это будут исключительно теоретические построения. Иногда я задаюсь вопросом, какова была бы реакция разумных существ с Венеры, когда однажды, научившись летать в плотной атмосфере, они проникли бы сквозь загадочную вуаль облаков на высоте 45 километров, поднялись над ними и впервые увидели бы восхитительную Вселенную – Солнце, планеты и звезды. – Авт.

Венера дает нам пример всепланетной катастрофы. Теперь уже понятно, что высокая температура поверхности является следствием мощного парникового эффекта. Солнечный свет проходит сквозь атмосферу и облака Венеры, которые полупрозрачны для видимого света, и достигает поверхности. Нагретая поверхность пытается посредством излучения отдать теплоту космосу. Поскольку Венера намного холоднее Солнца, она испускает излучение преимущественно в инфракрасном, а не в видимом диапазоне спектра. Однако углекислый газ и водяной пар [76] в атмосфере Венеры почти идеально поглощают инфракрасное излучение, солнечное тепло оказывается в ловушке, и температура поверхности растет – пока та небольшая доля инфракрасного излучения, которой удается просочиться сквозь мощную атмосферу, не уравновесит солнечный свет, поглощаемый нижними слоями атмосферы и поверхностью.

76

На настоящий момент остается некоторая неопределенность в оценке содержания водяного пара на Венере. Газовый хроматограф на зондах «Пионер-Венера» оценил содержание воды в нижних слоях атмосферы в несколько десятых долей процента С другой стороны, инфракрасные измерения советских аппаратов «Венера-11 и -12» дают величину около сотой доли процента. Если принять за истину первое значение, то углекислого газа и водяного пара совершенно достаточно, чтобы удержать почти все тепловое излучение с поверхности и обеспечить температуру около 480°С. Коль скоро справедлива вторая оценка, – а я полагаю, что она более надежна, – углекислый газ с водяным паром могут поддерживать на поверхности температуру лишь 380°С, а для закрытия остающихся инфракрасных окон в атмосферной теплице понадобится участие других составляющих атмосферы. На эту роль вполне подходят небольшие количества SO2, СО и НСl. Все они обнаружены в атмосфере Венеры. Таким образом, последние запуски американских и советских космических аппаратов к Венере смогли подтвердить, что парниковый эффект действительно является причиной высокой температуры поверхности. – Авт.