Tilbage til Venus og hvad det betyder for Jorden

Sue Smrekar vil virkelig tilbage til Venus. På hendes kontor på NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, planetforskeren viser et 30 år gammelt billede af Venus' overflade taget af rumfartøjet Magellan, en påmindelse om, hvor lang tid der er gået, siden en amerikansk mission kredsede om planeten. Billedet afslører et helvedes landskab:en ung overflade med flere vulkaner end nogen anden krop i solsystemet, gigantiske sprækker, tårnhøje bjergbælter og temperaturer varme nok til at smelte bly.

Nu overophedet af drivhusgasser, Venus' klima lignede igen Jordens, med et lavt hav af vand. Det kan endda have subduktionszoner som Jorden, områder, hvor planetens skorpe synker tilbage i sten tættere på planetens kerne.

"Venus er som kontrolhuset for Jorden, " sagde Smrekar. "Vi tror, ​​de startede med den samme sammensætning, det samme vand og kuldioxid. Og de er gået to helt forskellige veje. Så hvorfor? Hvad er nøglekræfterne ansvarlige for forskellene?"

Smrekar arbejder med Venus Exploration Analysis Group (VEXAG), en koalition af videnskabsmænd og ingeniører, der undersøger måder at gense planeten, som Magellan kortlagde for så mange årtier siden. Selvom deres tilgange varierer, gruppen er enige om, at Venus kunne fortælle os noget meget vigtigt om vores planet:hvad skete der med det overophedede klima af vores planetariske tvilling, og hvad betyder det for livet på Jorden?

Orbitere

Venus er ikke den nærmeste planet til Solen, men det er det varmeste i vores solsystem. Mellem den intense varme (900 grader Fahrenheit varme, eller 480 grader Celsius), de ætsende svovlskyer og en knusende atmosfære, der er 90 gange tættere end Jordens, at lande et rumfartøj der er utroligt udfordrende. Af de ni sovjetiske sonder, der opnåede bedriften, ingen varede længere end 127 minutter.

Fra rummets relative sikkerhed, en orbiter kunne bruge radar og nær-infrarød spektroskopi til at kigge under skylagene, måle landskabsændringer over tid, og afgøre, om jorden bevæger sig eller ej. Det kunne lede efter indikatorer for tidligere vand samt vulkansk aktivitet og andre kræfter, der kan have formet planeten.

Smrekar, der arbejder på et orbiter-forslag kaldet VERITAS, mener ikke, at Venus har pladetektonik, som Jorden har. Men hun ser mulige antydninger af subduktion - hvad der sker, når to plader konvergerer, og den ene glider under den anden. Mere data ville hjælpe.

"Vi ved meget lidt om sammensætningen af ​​Venus' overflade, " sagde hun. "Vi tror, ​​at der er kontinenter, som på jorden, som kunne være dannet via tidligere subduktion. Men vi har ikke informationerne til rigtigt at sige det."

Svarene ville ikke kun uddybe vores forståelse af, hvorfor Venus og Jorden nu er så forskellige; de kunne indsnævre de betingelser, videnskabsmænd ville have brug for for at finde en jordlignende planet et andet sted.

Varmluftsballoner

Orbitere er ikke det eneste middel til at studere Venus fra oven. JPL-ingeniørerne Attila Komjathy og Siddharth Krishnamoorthy forestiller sig en armada af luftballoner, der kører med stormvindene i de øverste niveauer af den venusiske atmosfære, hvor temperaturerne er tæt på Jordens.

"Der er endnu ingen bestilt mission for en ballon på Venus, men balloner er en fantastisk måde at udforske Venus på, fordi atmosfæren er så tyk og overfladen er så hård, " sagde Krishnamoorthy. "Ballonen er som det søde sted, hvor du er tæt nok på til at få en masse vigtige ting ud, men du er også i et meget mere godartet miljø, hvor dine sensorer faktisk kan holde længe nok til at give dig noget meningsfuldt."

Holdet ville udstyre ballonerne med seismometre, der er følsomme nok til at opdage jordskælv på planeten nedenfor. På jorden, når jorden ryster, at bevægelser bølger ind i atmosfæren som bølger af infralyd (det modsatte af ultralyd). Krishnamoorthy og Komjathy har demonstreret, at teknikken er gennemførlig ved at bruge sølv varmluftsballoner, som målte svage signaler over områder på Jorden med rystelser. Og det er ikke engang med fordelen ved Venus' tætte atmosfære, hvor eksperimentet sandsynligvis ville give endnu stærkere resultater.

"Hvis jorden bevæger sig en lille smule, det ryster luften meget mere på Venus, end det gør på Jorden, " forklarede Krishnamoorthy.

For at få de seismiske data, selvom, en ballonmission ville være nødt til at kæmpe med Venus' orkanvinde. Den ideelle ballon, som bestemt af Venus Exploration Analysis Group, kunne kontrollere sine bevægelser i mindst én retning. Krishnamoorthy og Komjathys hold er ikke nået så langt, men de har foreslået en mellemvej:at lade ballonerne i det væsentlige køre med vinden rundt om planeten med en jævn hastighed, sender deres resultater tilbage til en orbiter. Det er en begyndelse.

Landingsonder

Blandt de mange udfordringer, som en Venus-lander står over for, er disse solblokerende skyer:Uden sollys, solenergi ville være stærkt begrænset. Men planeten er for varm til, at andre strømkilder kan overleve. "Temperaturmæssigt, det er som at være i din køkkenovn indstillet til selvrensende tilstand, " sagde JPL-ingeniør Jeff Hall, der har arbejdet på ballon- og landerprototyper for Venus. "Der er virkelig ingen andre steder som det overflademiljø i solsystemet."

Som standard, en landingsmissions levetid vil blive afkortet af, at rumfartøjets elektronik begynder at svigte efter et par timer. Hall siger, at mængden af ​​strøm, der kræves for at køre et køleskab, der er i stand til at beskytte et rumfartøj, ville kræve flere batterier, end en lander kunne bære.

"Der er intet håb om at nedkøle en lander for at holde den kølig, " tilføjede han. "Alt du kan gøre er at bremse den hastighed, hvormed det ødelægger sig selv."

NASA er interesseret i at udvikle "hot teknologi", der kan overleve dage, eller endda uger, i ekstreme miljøer. Selvom Halls Venus lander-koncept ikke nåede det næste trin i godkendelsesprocessen, det førte til hans nuværende Venus-relaterede arbejde:et varmebestandigt bore- og prøveudtagningssystem, der kunne tage venusiske jordprøver til analyse. Hall arbejder sammen med Honeybee Robotics om at udvikle næste generations elektriske motorer, der driver øvelser under ekstreme forhold, mens JPL-ingeniør Joe Melko designer det pneumatiske prøveudtagningssystem.

Sammen, de arbejder med prototyperne i JPL's stålvæggede Large Venus Test Chamber, som efterligner planetens forhold helt ned til en atmosfære, der er en kvælende 100 procent kuldioxid. Med hver vellykket test, holdene bringer menneskeheden et skridt tættere på at skubbe grænserne for udforskning på denne mest ugæstfri planet.