Читать книгу Nieuporządkowane życie planet - Paul Murdin - Страница 5

Klasyfikacja: planeta typu ziemskiego

Odległość od Słońca: 0,72 odległości Ziemi od Słońca

(0,72 j.a.), 108,2 miliona kilometrów

Okres orbitalny: 225 dni

Średnica: 0,949 średnicy Ziemi, 12104 kilometry

Okres obrotu: 243 dni

Średnia temperatura powierzchni: 464°C

Tajemne życzenie: „Mam nadzieję, że zmiana klimatu zachodząca na mojej bliźniaczej siostrze nie będzie tak ekstremalna, jak to było w moim przypadku”.

Bogini Wenus była uosobieniem piękności i podobnie ma się rzecz w sferze niebieskiej – niewiele obiektów na firmamencie może rywalizować z cudownym widokiem, jakim jest planeta Wenus. Olśniewająco białej wieczornej Wenus (nazywanej Gwiazdą Wieczorną) widocznej na tle żółto-pomarańczowo-czerwonego zachodu słońca, poniżej głębokiego fioletu gasnącego światła dnia, nie sposób pomylić z innym obiektem; wyróżniają ją czystość koloru i promienna jasność.

Podobnie jak Merkury, Wenus krąży wokół Słońca po orbicie leżącej między nami a Słońcem, tak więc znajduje się raz po jednej, raz po drugiej jego stronie; między kolejnymi pojawieniami się Wenus w tym samym miejscu względem Słońca mija 584 dni. A zatem Wenus jest Gwiazdą Wieczorną przez kilka tygodni w odstępach około półtorarocznych. W starożytności Wenus, podobnie jak Merkury, miała dwie nazwy, jak gdyby istniały dwie osobne planety. Obiekt wieczorny nazywano Hesperos albo Wesper, a poranny – Fosforos albo Lucyfer. W końcu jednak hellenistyczny świat naukowy zdał sobie sprawę, że to, co mu się ukazuje na niebie, to dwa oblicza jednej planety.

Wenus o świcie jest równie piękna jak wieczorem. Przejrzystość i bezruch powietrza w tej magicznej, chłodnej półgodzinie, kiedy zaczyna dnieć, dodają czystości porannemu pojawieniu się Wenus, co czyni je jeszcze bardziej wyjątkowym. Kiedy o brzasku, odchodząc od teleskopu po całonocnych obserwacjach w obserwatorium na zimnym górskim szczycie, spoglądam na poranną Wenus, jej widok raduje moje serce i zapominam o tym, jak bardzo jestem zmęczony.

Wenus jest, po Słońcu i Księżycu, najjaśniejszym ciałem niebieskim widocznym na niebie; od czasu do czasu jasnością przewyższa ją eksplodująca gwiazda (supernowa). Poza tymi trzema przypadkami z Wenus może rywalizować tylko Międzynarodowa Stacja Kosmiczna, której panele odbijają światło słoneczne. Smuci mnie to, że skonstruowana przez człowieka stacja przez krótką chwilę, kiedy widoczna jest jako obiekt poruszający się po niebie, może, przy pełnym oświetleniu, przyćmić naturalną wspaniałość planety i odwrócić od niej uwagę.

Tak więc Wenus jest najjaśniejszą planetą. Trzy z czterech przyczyn tego stanu są następujące: jest dość duża, znajduje się blisko Słońca i jest umiejscowiona również blisko nas; przechwytuje dużo światła słonecznego, a światło odbite nie słabnie znacząco, przebywając krótki dystans, jaki pokonuje, aby do nas dotrzeć. Czwarta przyczyna jasności planety jest związana z faktem odbijania znaczącej części światła słonecznego, które na nią pada. Dzieje się tak dlatego, że Wenus jest całkowicie spowita grubymi, białymi chmurami. Odbijają one trzy czwarte padającego na nie światła. To kilkakrotnie większy współczynnik odbicia niż w przypadku innych planet. Ale pokrywa chmur oznacza niestety, że piękno Wenus jest pięknem woalu, który całkowicie zakrywa jej prawdziwe oblicze, brzydkie i okaleczone.

Pamiętam, jak w czasach szkolnych jako astronom amator noc po nocy przypatrywałem się Wenus przez mój mały teleskop domowej roboty, chcąc rozgryźć którąś z tajemnic planety. Wyglądała na ogół jak biała, podświetlona z boku kula bilardowa. Wytężałem wzrok, aby przebić spojrzeniem chmury i dojrzeć powierzchnię, którą podsuwała mi wyobraźnia. Niektórzy dostrzegają czasami przez teleskop słabe cienie na powierzchni Wenus, ale jedyne, co mnie udało się zobaczyć, to drobne nierówności na granicy między oświetloną a ciemną połową planety. Były to, jak się dowiedziałem, cienie rzucane przez wierzchołki chmur o różnej wysokości. Entuzjazmowałem się faktem, że chociaż tyle nauczyłem się o tym zawoalowanym świecie, nie była to sprawa tak wielka jak zobaczenie, choć przez okamgnienie, powierzchni planety. Wyobrażałem sobie, że lecę przez te niebotyczne chmury, mając gwiazdy nad sobą, a skrytą Wenus pod sobą. Być może to właśnie takie myśli wzbudziły we mnie chęć zostania astronomem, choć musiałem znieść wiele szyderstw ze strony moich szkolnych kolegów, którzy zastanawiali się, co takiego fascynującego znajdowałem w widoku białej kuli.

Atutem mojego małego teleskopu z tamtych lat był nowoczesny obiektyw, ale był on tylko odrobinę lepszy niż ten, którego używał włoski fizyk Galileusz do obserwacji Wenus w 1610 roku. Widziałem to, co widział Galileusz. Jego teleskopy były prymitywne jak na obecne standardy, wyposażone w małe, nieskomplikowane obiektywy i przytwierdzane do stołowych blatów wspartych na kiwających się stojakach. Niemniej moc zbierania światła i powiększania, jaką miały te teleskopy, była dużym ulepszeniem w porównaniu z możliwościami ludzkiego oka. Dwa teleskopy Galileusza przetrwały i znajdują się w muzeum we Florencji. Jeden z nich – obecnie przechowywany w ozdobnej gablocie z kości słoniowej – ma pękniętą soczewkę; to ślad po tym, jak nieostrożnie obeszła się z nią służba w domu jednego z członków rodziny Medyceuszy. Obiektywy mają otwór (aperturę) o średnicy 40–50 mm; dla oka zaadaptowanego do ciemności wynosi on zazwyczaj 6 mm. Powiększały obserwowane obiekty piętnastokrotnie, maksymalnie dwudziestokrotnie. Galileusz był w stanie zobaczyć dużo więcej niż ktokolwiek przed nim.

Galileusz zaobserwował, że Wenus, kiedy znajduje się w największych elongacjach, odchyleniach, ma kształt księżyca w kwadrze i jest zwrócona jasną stroną w kierunku Słońca. Jednak, zbliżając się do Słońca, Wenus „przybywa” albo „ubywa”, zmienia się ona w oświetloną kulę albo zwęża się, upodobniając się do cienkiego sierpa w zależności od tego, czy przechodzi za czy przed Słońcem. Dzięki temu odkryciu Wenus ma zapewnione ważne miejsce w historii nauki.

Galileusz ogłosił to, co ujrzał, w formie łacińskiego anagramu, który wysłał z Padwy do swojego kolegi astronoma z Pragi, Johannesa Keplera. Anagram rozszedł się szerokim echem w środowisku naukowym. Zakodowane zdanie brzmiało: Haec immatura a me iam frustra leguntur o.y. Można to przetłumaczyć następująco: „Te niedojrzałe rzeczy są już na próżno przez mnie czytane”. (Litery o. i y. Galileusz dodał na końcu, nie mogąc wymyślić, jak umieścić je w anagramie). Po przestawieniu liter anagramu, otrzymujemy zdanie: Cynthiae figuras aemulatur mater amorum, które oznacza: „Matka miłości naśladuje figury Cynthii” albo, używając prostego języka: „Wenus ma fazy tak jak Księżyc”.

Metoda komunikowania się za pomocą anagramów była powszechna w siedemnastym wieku. Pomagała ustalić, komu należy się palma pierwszeństwa z tytułu określonego odkrycia. Anagram trafiał od jednej osoby do drugiej w wolnym tempie, w jakim w tamtych czasach rozchodziły się wiadomości. Kiedy autor ogłosił rozwiązanie, dla wszystkich stawało się oczywiste, kto odkrycia dokonał.

Kiedy Galileusz obserwował fazy Wenus, odkrył jednocześnie coś, o czym wspomniał Kopernik w 1543 roku w dziele, w którym przedstawił swój model Układu Słonecznego i rozwinął tezę, że planety krążą wokół Słońca – była to tak zwana teoria heliocentryczna. Wyraził on wówczas opinię, że wielkość Wenus powinna się zmieniać wraz ze zbliżaniem się planety do Ziemi oraz z jej oddalaniem się. Punkt na jej drodze najbardziej od nas oddalony, kiedy Wenus znajduje się za Słońcem, powinien być ponad cztery razy dalej niż punkt jej orbity położony najbliżej nas, kiedy znajduje się między Ziemią a Słońcem. Galileusz odkrył, że Wenus rzeczywiście zmienia wielkość, zmieniając położenie – jest najmniejsza, kiedy pokazuje swe pełne oblicze, a największa, kiedy przybiera kształt sierpa.

Odkrycie faz Wenus miało zasadnicze znaczenie. Pokazywało wyraźnie, że planeta obiega Słońce po orbicie leżącej wewnątrz orbity Ziemi. Zgodnie z obserwacjami Galileusza, kiedy Wenus znajduje się po drugiej stronie Słońca, jest zwrócona „twarzą” bezpośrednio i do Słońca, i do Ziemi. Ta strona jest całkowicie oświetlona, jak Księżyc w pełni, a sama planeta jest mała, ponieważ w tym położeniu dzieli ją od nas największa odległość. Natomiast kiedy Wenus przemieszcza się między Ziemią a Słońcem, jej oświetlona strona zwrócona jest do Słońca, a nieoświetlony tył do Ziemi, i dlatego pokazuje się nam jako duży, wąski sierp. Dokładnie to samo sugerował Kopernik. Galileusz udowodnił słuszność przedstawionego przez Kopernika modelu Układu Słonecznego. To, co zobaczył, nie zgadzało się z wcześniej przyjętym modelem naszego układu, tak zwanym modelem geocentrycznym. Zgodnie z nim Wenus krążyła wokół Ziemi po kolistej orbicie poniżej Słońca. Gdyby tak było, miałaby przez cały czas tę samą wielkość.

Galileusz wiedział, że jego odkrycie zostanie przez pewnych ludzi zakwestionowane. Pierwszego stycznia 1611 roku ogłosił rozwiązanie wenusjańskiego anagramu, wyjaśniając, że fazy oznaczają, iż planeta musi krążyć wokół Słońca:

…coś, w co naprawdę wierzyli pitagorejczycy, Kopernik, Kepler i ja sam, ale co nie było udowodnione, tak jak to jest teraz. Tak więc Kepler i inni zwolennicy Kopernika mogą się chlubić swoimi trafnymi teoriami, chociaż w rezultacie zostaniemy uznani za głupców przez większość książkowych filozofów, którzy będą nas uważali za pozbawionych rozsądku ludzi o małym rozumie.

Niestety, Galileusz poprawnie przewidział kontrowersje, jakie jego przemyślenia wzbudzą wśród jemu współczesnych. Został wezwany przez Inkwizycję, osądzony i uznany za heretyka za nauczanie pozostające w sprzeczności z Pismem Świętym. Nakazano mu wyprzeć się swoich poglądów, zabroniono w jakikolwiek sposób informować o swych astronomicznych odkryciach i skazano na dożywotni areszt domowy. Galileusz zmarł w 1642 roku. Niemniej miał rację, a Wenus zachowała swe znaczące miejsce w historii nauki.

Fazy Wenus nie są zjawiskiem tkwiącym w naturze planety; są konsekwencją jej orbity i położenia względem Słońca i naszej Ziemi. Co więc leży w naturze samej Wenus? Z powodu zwartej, grubej pokrywy chmur niewiele wiedziano na ten temat przed wiekiem dwudziestym. Astronomowie mogli więc puszczać wodze fantazji i wyobrażać sobie, jak może wyglądać powierzchnia planety ukryta pod chmurami. Wenus jest mniej więcej takiej samej wielkości jak Ziemia i uznawano ją za planetę bliźniaczą, siostrę Ziemi. Zdecydowanie ma ona atmosferę. Odległość Wenus od Słońca stanowi 75 procent odległości Ziemi od naszej gwiazdy centralnej, a skoro planeta jest położona bliżej Słońca niż Ziemia, musi być cieplejsza i przy założeniu, że chmury powstały z kropel wody, tak jak chmury ziemskie, klimat powinien być wilgotny. Na przestrzeni dziejów wielu astronomów uważało za prawdopodobne, że na Wenus, bardziej niż na innych planetach Układu Słonecznego, może istnieć życie. Wszystko sugerowało, że klimat Wenus jest podobny do klimatu panującego w gorących regionach Ziemi i że Wenusjanie są podobni do mieszkańców tychże regionów. Książka z 1686 roku pod tytułem Rozmowy o wielości światów autorstwa francuskiego pisarza Bernarda de  Fontenelle’a, przetłumaczona na język angielski w 1700 roku przez Aphrę Behn, jedną z pierwszych angielskich pisarek i dramatopisarek, przeniosła protekcjonalne, rasistowskie stereotypy przyjęte w tamtych czasach na przemyślenia dotyczące potencjalnych mieszkańców Wenus:

Klimat, jako że [Wenus] jest bliżej Słońca niż my, przyjmuje z racji jego oddziaływania jaśniejsze światło i więcej ożywczego ciepła… Mieszkańcy Wenus to… mali, opaleni dżentelmeni, zawsze zakochani, pełni życia i ognia, mający skłonność do pisania wierszy, wielcy miłośnicy muzyki, codziennie wymyślający jakieś uczty, bale i maskarady, aby zabawiać swoje panie.

Obraz ziemiopodobnej Wenus okazał się daleki od prawdy. W rzeczywistości pod czystymi, białymi chmurami kryje się mroczna tajemnica: brzydka twarz i piekielne usposobienie, które sprawiają, że trudno sobie wyobrazić – wydaje się to wręcz niemożliwe – żeby mogło tam istnieć jakiekolwiek życie. Powierzchnię Wenus pokrywają wyjałowione, spękane, czarne skały wulkaniczne, poprzecinane rzekami zastygłej lawy, która wypłynęła z niezliczonych wulkanów. Atmosfera jest bardzo gęsta; ciśnienie atmosferyczne na powierzchni jest dziewięćdziesiąt razy większe niż na Ziemi; odpowiada ciśnieniu w ziemskich oceanach na głębokości około kilometra. Jest to maksymalna głębokość, na jakiej zwykle działają nasze łodzie podwodne, chociaż specjalnie skonstruowane łodzie badawcze oraz ratunkowe mogą schodzić niżej. Atmosfera składa się głównie z dwutlenku węgla, są w niej też niewielka ilość azotu oraz śladowe ilości kwasu siarkowego, chlorowodoru i fluorowodoru. Kwasy te spadają na powierzchnię w postaci kwaśnych deszczów, co gwarantuje szybką śmierć wszelkiego rodzaju maszynom, na przykład statkom kosmicznym, gdyby takowe wylądowały na powierzchni Wenus. Chmury są unoszącymi się w powietrzu kroplami, ale nie wody tak jak na Ziemi, lecz kwasu siarkowego. Skąpe światło słoneczne, które przenika przez grubą, siarkową atmosferę, zalewa powierzchnię Wenus złowrogą, żółtą poświatą.

Przed nastaniem ery kosmicznej znanych było niewiele szczegółów dotyczących tego, jak wygląda powierzchnia Wenus; astronomowie wiedzieli w ogólnych zarysach o składzie atmosfery, jej dużej gęstości i temperaturze, która życiu na Wenus wymierza cios dosłownie zabójczy. W 1956 roku pionier radioastronomii Cornell H. Mayer i jego koledzy z US Naval Research Laboratory zgromadzili obserwacje mikrofalowe Wenus – promieniowanie o większej długości fali docierało z głęboko położonych warstw atmosfery. Wiele wskazywało na to, że na powierzchni planety panuje bardzo wysoka temperatura, dużo wyższa niż na Ziemi, wystarczająco wysoka, aby stopić ołów.

Pierwszym gościem z kosmosu, który dotarł w pobliże Wenus, była amerykańska sonda Mariner 2. Przelotu obok planety dokonała w 1962 roku. Podczas prac przy nowej rakiecie, która miała wynieść sondę Mariner 2 na orbitę, wystąpiły problemy i musiano użyć rakiety zastępczej. Była mniejsza i miała mniejszą nośność. Konsekwencją tego była konieczność znaczącego zredukowania wyposażenia Mariner 2 w stosunku do planu pierwotnego. Niemniej misja zakończyła się sukcesem. Badania radiowe przeprowadzone sześć lat wcześniej sondowały atmosferę Wenus z daleka i nie były w pełni autorytatywne. Głównym osiągnięciem naukowym Mariner 2 było potwierdzenie, na podstawie obserwacji z bliskiej odległości, że temperatura na powierzchni Wenus jest bardzo wysoka, przekraczająca 400ºC.

W latach sześćdziesiątych i siedemdziesiątych dwudziestego wieku wystrzelono kolejne sondy w ramach programu Mariner. Jednak najbardziej szczegółowych informacji o właściwościach powierzchni Wenus dostarczyła seria opuszczanych na spadochronach radzieckich lądowników, które zeszły poniżej chmur. W latach sześćdziesiątych amerykańska agencja NASA koncentrowała się na programie Apollo, którego celem było doprowadzenie do lądowania ludzi na Księżycu, zgodnie z wyzwaniem sformułowanym przez prezydenta Kennedy’ego w 1962 roku: „Zadecydowaliśmy, że polecimy na Księżyc”. Tymczasem Związek Radziecki uczynił swoimi podstawowymi celami w ramach badania kosmosu najbliższe planety, Wenus i Marsa. W 1967 roku radziecki statek kosmiczny z programu Wenera zaprojektowany przez pioniera radzieckiej inżynierii kosmicznej Siergieja Korolowa zapoczątkował naukową eksplorację Wenus. Pierwsze sondy z programu Wenera, podobnie jak Mariner 2, miały wykonać obserwacje Wenus metodami teledetekcyjnymi, przelatując w pobliżu planety. Następnie kilka statków weszło w atmosferę Wenus z wykorzystaniem spadochronów i podczas zniżania się dokonywało przez godzinę pomiarów bezpośrednich. Sondami miotały silne wiatry o prędkości ponad 300 kilometrów na godzinę. Atmosfera Wenus rzeczywiście wykazuje superszybką rotację w przeciwieństwie do samej planety. Planeta wykonuje jeden obrót w ciągu 243 dni i jest to obrót wsteczny. Górne regiony atmosfery okrążają planetę na wysokości równika raz na cztery dni.

Jedynymi pojazdami kosmicznymi, jakie dotychczas wylądowały na powierzchni Wenus, były sondy Wenera skonstruowane w ramach realizacji radzieckiego programu podboju kosmosu. Zostały zbudowane w Moskwie przez instytut badań kosmicznych o nazwie Stowarzyszenie Ławoczkina, powiązany z radzieckim przedsiębiorstwem lotniczym o podobnej nazwie produkującym samoloty bojowe. Kiedy zwiedzałem fabrykę, pokazano mi prywatne muzeum, w którym znajdują się urządzenia z czasów realizacji radzieckiego programu kosmicznego. Patrzyłem z podziwem na kapsułę z programu Łuna przypominającą kulę armatnią. To ta sama kapsuła, która dotarła na lądowniku na Księżyc, gdzie robotyczne ramię napełniło ją ziemią księżycową, i która następnie została odpalona i wyekspediowana w drogę powrotną do ZSRR. Jest sczerniała i ma liczne wgniecenia, co świadczy o tym, że, zanim wylądowała na radzieckich stepach, zniżała się i przechodziła przez atmosferę ziemską w płomieniach i z ogromną prędkością. Była jednak mocna i nie otworzyła się, dzięki czemu dostarczyła swój niewielki ładunek, nieskażony, radzieckim badaczom Księżyca, którzy mogli poddać go analizie. Lądowniki Wenera (widziałem tylko modele zapasowe – lądowniki wysłane w kosmos pozostały na Wenus) wyglądają na bardzo solidne, zastosowano w nich mocne połączenia nitowe. Moim zdaniem bardziej przypominają maszynerię kolejową niż pojazdy kosmiczne. Skonstruowali je inżynierowie, którzy w pełni zdawali sobie sprawę z trudnych warunków, z jakimi zetkną się opuszczone na spadochronach urządzenia, między innymi z ogromnym, „zgniatającym” ciśnieniem.

Pierwszą ziemską sondą, jaka wylądowała na powierzchni innej planety Układu Słonecznego, była Wenera 7, a miało to miejsce w 1970 roku. Jednak podczas opuszczania lądownika na Wenus coś poszło nie tak i było ono znacznie szybsze, niż planowano. Moduł uderzył w powierzchnię z prędkością samochodu uczestniczącego w poważnym wypadku drogowym, co spowodowało uszkodzenie urządzeń. Jako że lądownik był bardzo mocny, nie uległ zniszczeniu. Przewrócił się na bok, a antena radiowa skierowała się w stronę przeciwną niż Ziemia. Niemniej odebrano słaby sygnał radiowy, który przez dwadzieścia minut dostarczał informacje o warunkach panujących na Wenus. Pierwszą z serii sond, które w latach 1972–1984 wylądowały pomyślnie na powierzchni planety, była Wenera 8. Charakterystyczne dla wszystkich misji, którym udało się wylądować, jest to, że przetrwały na powierzchni co najwyżej godzinę, po czym na skutek ekstremalnej temperatury i surowych warunków atmosferycznych urządzenia przestawały działać.

Misje te pokazały, że chociaż gruba pokrywa chmur Wenus nie sięga samej powierzchni, widok na otoczenie jest ograniczony. Lądowniki nie były w stanie zobaczyć wzgórz położonych dalej niż 3–5 kilometrów. U swojej podstawy widziały tylko porozrzucane, spękane płyty czarnej, wulkanicznej skały. Szerszy krajobraz pozostał tajemnicą.