Vi skal til Venus så hurtigt som muligt

JPL-Caltech

Venus har længe spillet anden violin til sin rødere, mindre og fjernere søskende. I betragtning af hvor ugæstfri vi har lært Venus at være, har vi brugt størstedelen af ​​det sidste århundrede på at sætte nogle af vores største håb om at finde tegn på udenjordisk liv på Mars.

Det hele ændrede sig i denne uge.

Mandag blev det offentliggjort en ejendommelig gas kaldet phosphin var blevet set i skyerne over Venus. Gassen produceres af mikrober her på Jorden, og efter at de fleste kendte ikke-biologiske processer blev udelukket, har opdagelsen fornyet håbet om, at der er liv på Venus. Nu skal vi vide det med sikkerhed.

For virkelig at komme ind til kernen af ​​dette spørgsmål, er vi nødt til at tage til Venus, siger Paul Byrne, en planetarisk videnskabsmand ved North Carolina State University og en selverklæret Venus-evangelisk. Faktisk er det måske på tide at tænke nej lige om, hvad den næste mission til Venus skulle være, men hvordan en helt ny æra af Venus-udforskning ville se ud: en flåde af flere missioner, der udforsker Venus i fællesskab, som vi i øjeblikket gør med Mars.

Der er trods alt kun så meget, du kan gøre med jordbaserede instrumenter. Venus er ekstremt lysstærk, og mange af de store jordbaserede teleskoper kan ikke observere det ordentligt, siger Sara Seager, en MIT-astronom og en af ​​medforfatterne til det nye fosphin-studie. Denne lysstyrke, forårsaget af den intense refleksion af sollys fra dets tykke skyer og fremhævet af dens nærhed til Jorden, forblænder grundlæggende vores instrumenter fra at foretage detaljerede observationer af planeten. Det er som at prøve at se på vejen, mens en anden bils fjernlys peger i din retning. Rumbaserede teleskoper kan klare sig bedre, men Seager siger, at det stadig er for tidligt at sige, om de vil lide af det samme problem.

Og mens teleskoper på Jorden kan opdage spor af fosphin og andre gasser af interesse, er der ingen måde at finde ud af, om de er produceret af liv eller anden eksotisk kemi, som vulkanisme. Mens Seager og hendes team har helt udelukket kendt naturlige årsager til fosphin på Venus, kan planeten meget vel være hjemsted for geokemi, vi aldrig har troet var mulig. At besvare disse spørgsmål og helt udelukke naturlige forklaringer betyder, at vi er nødt til at komme tæt på.

Så lad os tage til Venus!

Det er selvfølgelig lettere sagt end gjort. Temperaturerne ved overfladen når op på 464 °C, og trykket er 89 gange højere end på Jorden. Kun Sovjetunionen er med succes landet på den venusiske overflade - dens Venera 13-lander fungerede i 127 minutter, før den bukkede under for elementerne i 1982. Det er ikke let at retfærdiggøre at bruge hundredvis af millioner eller endda milliarder af dollars på en mission, der kunne være forbi i et spørgsmål om timer og ikke give os det, vi har brug for.

Så en orbiter er den mest fornuftige start. I modsætning til jordbaserede observationer kan orbitere kigge ind i atmosfæren og ville have bedre tid til at observere, hvordan phosphin eller andre potentielle biosignaturer ændrer sig over tid eller over hvilke regioner de er mest koncentrerede. Mennesker har erfaring med sådanne missioner. Den sidste store Venus-bane var ESA's Venus Express, som studerede Venus i otte år, indtil ingeniører mistede kontakten med den, sandsynligvis fordi den løb tør for brændstof. I øjeblikket er det eneste rumfartøj, der udforsker Venus, Japans Akatsuki orbiter, som ankom i 2015 for at studere planetens klima og vejr. Det laver god videnskab, men det har ingen instrumenter, der virkelig kan undersøge atmosfærisk kemi og lede efter tegn på organisk liv.

En orbiter giver også mulighed for at udføre mere vovede projekter og vove sig direkte ind i skyerne. EN prøve returmission kunne være muligt, hvor et rumfartøj flyver ind i atmosfæren og flasker noget gas op for at bringe tilbage til Jorden til laboratorieanalyse. Byrne bemærker, at masser af forslag gennem årene har krævet, at man dropper noget i selve atmosfæren for at lede efter flere biosignaturer eller endda organisk materiale. For at holde en sådan platform i luften så længe som muligt (potentielt uger eller måneder ad gangen), har ingeniører foreslået at bremse dens nedstigning ved hjælp af balloner eller rotorer.

Svære valg

At forsøge at finde liv på en anden planet er dog ikke blot en gåtur fra punkt A til punkt B. Ingen enkelt mission til Venus vil være i stand til at udføre alt det nødvendige arbejde for at besvare spørgsmålet. NASA har allerede to potentielle Venus-missioner på vej. DAVINCI+ er en sonde, der ville styrte direkte ind i Venus atmosfære og studere dens kemiske sammensætning ved hjælp af flere spektrometre i løbet af en 63-minutters nedstigning. VERITAS er en orbiter, der ville bruge en kombination af radar og nær-infrarød spektroskopi til at kigge forbi planetens tykke skyer og hjælpe os med at forstå overfladegeologien og topografien. Tidligere forskning tyder på, at planeten kan have aktiv vulkanisme og engang har været hjemsted for lavvandede oceaner, men den manglende evne til at kortlægge overfladen optisk har gjort det umuligt at verificere disse teorier indtil videre.

Hver mission kunne vise interessante nye spor, der bringer os tættere på at afgøre, om der er liv der, men ingen af ​​dem ville være i stand til at besvare det spørgsmål alene. Når det for eksempel kommer til phosphin, kan DAVINCI+ være så heldig at bestemme, hvilke dele af atmosfæren denne gas er koncentreret i. Men hvis den produceres på overfladen, vil sonden ikke nødvendigvis have værktøjerne til at identificere placeringen . VERITAS kan finde stedet for mærkelig geokemi, men uden faktisk at prøve fosphinen direkte i skyerne, ville der ikke være bevis nok til at forbinde de to mysterier.

Tænk stort

Byrne er optimistisk med hensyn til at ville se et omfattende udforskningsprogram for Venus, der ligner det, vi allerede har set for Mars. På den planet er der orbitere, der afbilder landskabet, måler atmosfærisk flugt og kemi og overvåger vejret. Der er rovere, der har til opgave at forstå organiske stoffer på jorden og lede efter tegn på liv. Der er landere, der kigger på den indre geologi og måler planetens seismiske aktivitet.

Forestil dig et lignende program på Venus, med flere missioner, der kører på samme tid. Under et sådant program ville både VERITAS og DAVINCI+ arbejde sammen med andre missioner for at isolere biosignaturer som fosfin og virkelig se, om de er beviser for eksisterende liv eller ej. Jeg ville nødig skulle vælge det ene frem for det andet, siger Byrne. Men selvom vi fik begge dele, ville jeg stadig gå ind for flere missioner.

Disse to missioner ( plus to andre ) er i gang med at få grønt lys fra NASA næste april. Startvinduer til Venus (når planeten er tættest på Jorden) kommer omkring hver 19. måned. Hvis en af ​​dem vælges, vil den tidligst lanceres i 2026, og det vil tage mindst et par måneder at gennemføre rejsen.

Andre missioner kunne helt sikkert ske - og før. Indiens rumagentur diskuterer lanceringen i 2023 af en Venus-kredsløb kaldet Shukrayaan-1 for at studere atmosfærisk kemi. Det New Zealand-baserede Rocket Lab ønsker at opsende en lille satellit kaldet Photon til en forbiflyvning af Venus allerede i 2023. Den mission ville indsætte en lille sonde ind i den venusiske atmosfære for at indsamle data, selvom det sandsynligvis kun ville bære ét instrument, hvilket begrænser omfanget af enhver resulterende forskning. Byrne påpeger, at det kan være værd at overveje at bygge et program ud af flere billigere missioner som Photon i stedet for nogle få meget dyre som DAVINCI+ og VERITAS. Seager siger, at hendes umiddelbare planer er at lede en missionskonceptundersøgelse for en agil lavprismission i samarbejde med Gennembrudsinitiativer (styret af den israelsk-russiske milliardær Yuri Milner).

Og selvom missioner til overfladen er svære at gennemføre, har der altid været en lind strøm af forslag til, hvordan man kan forbedre rumfartøjsteknik for at få landere til at holde længere. En af NASA-forskere, kaldet Long-Lived In-situ Solar System Exploration, opfordrer til at bygge elektronik og hardware, der kan modstå Venus' straffende miljø i op til 60 dage. Den type lander ville dog sandsynligvis ikke være klar før det næste årti.

Selvom vi ikke finder tegn på liv på Venus, er det også interessant: det vil betyde, at Venus og Jorden var to planeter, der startede meget ens og endte med radikalt forskellige skæbner. Det rejser stadig dybe spørgsmål, som skal besvares, siger Byrne. Men for at besvare dem har vi brug for et program til at studere planeten.

skjule