Голубая точка. Космическое будущее человечества - Карл Эдвард Саган

Нам открылся мир, чей уникальный рельеф сформировался в основном под действием лавовых потоков (в меньшей степени – ветра); об этом пойдет речь в следующей главе. Облака и атмосфера Венеры теперь стали для нас прозрачны, а затем и в этот мир проникли отважные роботы-исследователи с Земли. Опыт, приобретенный на Венере, теперь применяется и в других экспедициях – в особенности к Титану, чья загадочная поверхность укрыта некогда непроницаемыми для нас облаками. Радар же помогает нам догадаться, что может находиться под ними.

ДОЛГО СЧИТАЛОСЬ, ЧТО ВЕНЕРА И ЗЕМЛЯ ПОХОЖИ как две сестры. Венера – ближайшая к Земле планета. Их массы, размеры, плотность и гравитация почти одинаковы. Венера несколько ближе к Солнцу, чем Земля, но ее яркие облака отражают больше солнечного света, чем наши. В качестве первых гипотез легко было предположить, что под непроницаемыми облаками Венера очень напоминает Землю. В ранних научных теориях на Венере ожидалось найти, в частности: зловонные болота, кишащие чудовищными амфибиями, напоминающими фауну земного каменноугольного периода; мир-пустыню; планетарный нефтяной океан; океан минеральной воды, из которого кое-где выступают известняковые острова. Пусть в основе этих «моделей» Венеры и лежали определенные научные данные (первая версия относится к началу XX в., вторая – к 1930-м гг., последние две – к середине 1950-х гг.), их можно было считать в лучшем случае научными фантазиями, жестко ограниченными из-за скудости имеющихся данных.

Затем в 1956 г. появился доклад, опубликованный в The Astrophysical Journal Корнеллом Майером и его коллегами. Они исследовали Венеру при помощи только что изготовленного радиотелескопа, сконструированного в рамках засекреченного проекта. Телескоп был установлен на крыше здания Научно-исследовательской лаборатории ВМФ США в Вашингтоне, округ Колумбия. Затем они измерили поток радиоволн, попадающих с Венеры на Землю. Это был не радар: речь не шла об отражении радиоволн от Венеры. Ученые просто слушали радиоволны, которые сама Венера испускает в космическое пространство. Оказалось, что Венера гораздо ярче, чем далекие звезды и галактики, на фоне которых она расположена. Само по себе это было неудивительно: любой объект, температура которого выше абсолютного нуля (–273 ℃), испускает излучение в электромагнитном спектре, в том числе в радиодиапазоне. Например, человек излучает радиоволны, фактическая или «яркостная» температура которых равна около 35 ℃. Если бы вы находились в среде холоднее вашего тела, то чувствительный радиотелескоп мог бы уловить слабые радиоволны, которые вы испускаете во всех направлениях. Каждый из нас – источник радиопомех.

Настоящий сюрприз, открытый Майером, заключался в том, что яркостная температура Венеры превышает 300 ℃, что гораздо выше температуры поверхности Земли или температуры венерианских облаков, измеренной в инфракрасном спектре. В некоторых районах Венеры температура казалась как минимум на 200 ℃ выше точки кипения воды. Что бы это могло значить?

Вскоре появилась масса объяснений. Я отстаивал точку зрения, что высокая яркостная температура в радиодиапазоне прямо свидетельствует, что у Венеры горячая поверхность и что причина высоких температур заключается в мощном парниковом эффекте, возникающем под действием углекислого газа и паров воды. При этом часть солнечного света проникает через облака и разогревает поверхность, но планете крайне сложно излучать это тепло обратно в космос, поскольку и углекислый газ, и водяной пар сильно задерживают инфракрасные лучи. Углекислый газ поглощает излучение в инфракрасном спектре и на уровне более длинных волн, но, по-видимому, в его спектре существуют «окна» между полосами поглощения, и через эти «окна» поверхность вполне могла бы сбрасывать излишки тепла в космос. Однако водяной пар поглощает излучение на тех участках инфракрасного спектра, которые частично перекрывают «окна» в спектре поглощения двуокиси углерода. Мне казалось, что два эти газа вместе вполне могут захватывать практически все инфракрасное излучение, даже если водяного пара там очень мало. Представьте себе две изгороди из штакетника, установленные так, что дощечки одной случайно перекрывают щели в другой.

Существует и другая, принципиально иная категория объяснений, согласно которым высокая яркостная температура Венеры никак не связана с ее поверхностью. Условия на поверхности все-таки могли быть умеренными, щадящими, пригодными для жизни. Предполагалось, что в атмосфере Венеры или в окружающей ее магнитосфере может быть область, активно излучающая радиоволны в пространство. Считалось, что между каплями воды в облаках Венеры могут возникать электрические разряды. Обсуждалась гипотеза о тлеющих разрядах, в ходе которых на восходе и закате происходит рекомбинация ионов и электронов в верхних слоях атмосферы. Некоторые ученые высказывались и в пользу очень плотной ионосферы, где радиоволны могли возникать под действием взаимного ускорения свободных электронов – так называемого «свободно-свободного излучения». (Один из сторонников этой идеи даже предположил, что требуемая для этого высокая ионизация вызвана в 10 000 раз большей радиоактивностью на Венере, чем на Земле, возможно, из-за недавно происходившей там ядерной войны.) Причем в свете открытия излучения, испускаемого магнитосферой Юпитера, было естественно предположить, что радиоволны возникают в огромном облаке заряженных частиц, которые могли быть захвачены неким гипотетическим и очень сильным магнитным полем Венеры.

В серии научных работ, которые я опубликовал в середине 1960-х гг. (многие из них – совместно с Джимом Поллаком[45]), были критически проанализированы эти симбиотические модели, допускающие сосуществование горячей области интенсивного излучения и прохладной поверхности. К тому времени у нас появились еще две новые важные подсказки: радиоспектр Венеры и данные «Маринера-2», согласно которым радиоизлучение в центре венерианского диска было более выраженным, чем по краям. К 1967 г. мы могли с определенной уверенностью исключить альтернативные модели и прийти к выводу, что на поверхности Венеры царит палящая жара и температура далека от земной – там более 400 ℃. Но наши аргументы строились на основе умозаключений и содержали множество промежуточных этапов. Очень хотелось получить непосредственные измерения.

В октябре 1967 г. – в десятилетнюю годовщину запуска первого спутника – советская станция «Венера-4» сбросила в облака Венеры спускаемый аппарат. Он передал данные из горячих верхних слоев атмосферы, но до поверхности не добрался. Днем позже мимо Венеры пролетел американский аппарат «Маринер-5», прозондировавший планету в радиодиапазоне на постепенно увеличивающейся глубине и передавший эту информацию на Землю. Темпы затухания сигнала позволили судить о температуре атмосферы. Хотя между данными двух аппаратов наблюдалось некоторое разногласие (позже его удалось разрешить), обе экспедиции не оставляли сомнений, что поверхность Венеры очень горячая.