Bonne journée. J'ai décidé de commencer à publier mon livre sur l'exploration de Vénus au format Web. Ceci est la première partie du publié (premier chapitre). Si tout va bien, j'essaierai de sortir tout le livre. Si ici ils décident que ce n'est pas un format, je suis prêt à tout supprimer. Va!
Plusieurs lignes mystérieuses
Au cours du vingtième siècle, nos idées sur Vénus ont radicalement changé. Grâce aux efforts conjoints de scientifiques de nombreux pays, une aura d'obscurité a été brisée de notre plus proche compagnon. L'histoire de l'étude de l'étoile du matin rappelle un bon roman policier.
Il a une intrigue, un enchevêtrement de secrets, un point culminant et un dénouement. Des témoins oculaires qui ont pointé dans la mauvaise direction et des faits qui n'ont pas été pris au sérieux au départ. Quelle a été la première étape vers la résolution des secrets de notre voisin?
Si vous regardez la situation dans son ensemble, l'histoire moderne de l'étude de Vénus - l'histoire qui a commencé à comprendre ce qu'est la planète - a commencé en avril 1932, par une nuit claire et claire. Dans le sud-ouest de la Californie, il y a une belle chaîne de montagnes - San Gabriel. L'une de ses attractions est l'observatoire astronomique alpin du mont Wilson. Il est situé à une altitude d'environ 1740 mètres d'altitude. Au moment des événements décrits, un tout nouveau spectrographe infrarouge a été monté sur son télescope principal, et les employés de l'observatoire ont passé des nuits blanches, obtenant les caractéristiques spectrales des corps célestes. Une autre expérience, mise en scène par les astronomes Theodore Dunham et Walter Adams, visait à trouver de l'eau dans l'atmosphère de Vénus.Pour augmenter la précision, nous avons décidé de nous limiter à l'étude d'une petite bande spectrale dans le proche infrarouge.
À cette époque, la théorie spectrométrique était bien développée et appliquée avec succès à la fois sur Terre et pour étudier des objets astronomiques brillants comme le Soleil. De plus, au 19ème siècle, il était possible d'identifier les bandes d'absorption de l'ammoniac près de Jupiter et d'autres planètes géantes. Mais pour déterminer la composition des atmosphères de Vénus ou de Mars les plus proches de nous, elle ne pouvait pas encore aider. Le signal des autres planètes était trop faible, il était trop facile de le confondre avec les lignes apparaissant dans la coronosphère du soleil ou dans l'atmosphère terrestre. Mais en cette nuit de printemps propre et claire, le succès est finalement arrivé. Cependant, là aussi ce n'était pas sans chance, bonne chance. Connaissant l'expérience, Kenneth Meese, directeur des laboratoires de recherche Kodak, a donné aux expérimentateurs un ensemble de plaques photographiques spécialement conçues. Un lot de plaques de contraste sensibilisées a été particulièrement réussiavec une sensibilité élevée, un contraste élevé et une excellente résolution. Il n'y avait aucune autre émulsion de ce type répondant au moins à la moitié de ces paramètres. C'est grâce à eux que la découverte a été faite.
Après le développement de la plaque, aucune trace d'absorption d'eau n'a pu être trouvée, mais les raies d'absorption de certains gaz sont apparues assez clairement (Fig. 21). Gaz inconnu. Il n'y avait pas de telles lignes dans les livres de référence. Personne ne l'a vu dans les expériences terrestres, mais ce gaz est clairement apparu dans l'atmosphère de Vénus.
Heureusement, l'analyse spectrale ne repose pas uniquement sur la comparaison des bandes obtenues avec celles déjà connues. Il est basé sur les propriétés fondamentales de la matière, et même à partir de la disposition des lignes, vous pouvez en dire long sur la molécule qui a provoqué l'absorption. Le gaz inconnu s'est avéré être similaire dans ses caractéristiques au dioxyde de carbone ordinaire.
Une nouvelle question s'est posée: pourquoi ces lignes n'étaient-elles pas visibles dans les expériences ordinaires? L'une des réponses était que les raies d'absorption dans cette gamme sont très faibles et peu visibles aux concentrations de CO2 avec lesquelles elles travaillent habituellement. Pour tester cette hypothèse, l'Observatoire du Mont Wilson a fabriqué un tube scellé de 21 mètres de long. L'air du tuyau a été pompé et du dioxyde de carbone y a été pompé sous pression.
Jusqu'à 10 atmosphères, aucune absorption n'a été observée dans la plage étudiée. Avec une augmentation encore plus importante de la pression, une raie très faible et diffuse est apparue, extrêmement proche de la raie observée dans le spectre de Vénus. L'hypothèse a été confirmée - l'absorption a été causée par le dioxyde de carbone. Il fallait maintenant déterminer sa concentration. Il est à noter que la méthode spectrométrique ne peut pas estimer directement le pourcentage de gaz dans l'atmosphère. Il est relativement facile d'estimer l'épaisseur dite réduite de la couche de gaz. Cette valeur entièrement conditionnelle a été introduite pour simplifier les calculs. Supposons que le gaz cesse soudainement de se dilater et qu'il ait en tous points une pression constante de 1 atmosphère. Quelle est la hauteur de la couche de gaz assurant cette absorption? Ou un tel exemple: si nous prenons l'expérience avec le tuyau comme base, mais supposons queSi le tuyau ne peut pas résister à des pressions de plus d'une atmosphère, combien de temps le tuyau devra-t-il durer pour garantir l'absorption spécifiée? La longueur de ce tuyau serait numériquement égale à l'épaisseur réduite de la couche de gaz. L'expérience avec le tuyau a permis de déterminer la valeur minimale - pas moins de 400 mètres. Des estimations raffinées faites à partir de ce spectrogramme ont montré un résultat encore plus spectaculaire - 3,2 km. C'est une très grande valeur. A titre de comparaison: la totalité de l'océan aérien de la Terre correspond à l'épaisseur réduite de 8,5 km, et l'épaisseur réduite du dioxyde de carbone dans l'atmosphère terrestre n'est que de 220 cm.L'expérience avec le tuyau a permis de déterminer la valeur minimale - pas moins de 400 mètres. Des estimations raffinées faites à partir de ce spectrogramme ont montré un résultat encore plus spectaculaire - 3,2 km. C'est une très grande valeur. A titre de comparaison: la totalité de l'océan aérien de la Terre correspond à l'épaisseur réduite de 8,5 km, et l'épaisseur réduite du dioxyde de carbone dans l'atmosphère terrestre n'est que de 220 cm.L'expérience avec le tuyau a permis de déterminer la valeur minimale - pas moins de 400 mètres. Des estimations raffinées faites à partir de ce spectrogramme ont montré un résultat encore plus spectaculaire - 3,2 km. C'est une très grande valeur. A titre de comparaison: la totalité de l'océan aérien de la Terre correspond à l'épaisseur réduite de 8,5 km, et l'épaisseur réduite du dioxyde de carbone dans l'atmosphère terrestre n'est que de 220 cm.
En 1940, l'astronome Rupert Wildt est allé plus loin. Il a examiné les fenêtres d'absorption et d'émission de CO2 et, connaissant le coefficient de réflexion de Vénus à partir d'observations télescopiques, il a obtenu que la température à la surface puisse atteindre 135 ° C.En fait, c'est lui qui est l'auteur de la théorie de l'effet de serre, mais pendant ces années, son article est passé presque inaperçu ... Elle a eu une seconde vie en 1952, lorsque Gérard Kuiper se préparait à la réimpression de son livre "Atmosphères de la Terre et des Planètes". Ayant trouvé cet article, il a revu les calculs et, en utilisant des données plus modernes sur Vénus, en a déduit que la température devait être d'environ 77 ° C.
En 1956, les premières observations de la propre émission radio de Vénus ont été effectuées par McClough, Mayer et Slonaker dans la plage de 3,15 cm au radiotélescope de 15 mètres du US Marine Research Laboratory. Le résultat a étonné tout le monde. Selon le résultat, la température de Vénus s'est avérée être d'environ 287 ° C pour le côté ombre de la planète, ce qui dépassait considérablement tous les autres calculs et mesures. Nous avons décidé de modifier la longueur de l'onde radio de 9,4 cm.
Deux observations ont été effectuées et les indicateurs ont été obtenus - 157 ° C et 467 ° C, respectivement. L'expérience suivante, menée par Gibson et McIwan en janvier 1958, à une longueur d'onde de 8,6 mm, a donné une température de 137 ° C 160 ° C. - radiotélescope de mètre, pour 8 mm nous avons obtenu un résultat sensiblement plus "froid" - 42 ° C.
Les données radar sont arrivées assez à temps. À la fin des années 1950, les méthodes spectroscopiques pour étudier Vénus étaient en crise. À cette époque, plusieurs dizaines de raies d'absorption étaient connues dans l'atmosphère de Vénus, mais elles appartenaient toutes au dioxyde de carbone. Il n'a pas été possible d'identifier d'autres gaz pendant longtemps.
Les rapports de la découverte de nouveaux gaz dans l'atmosphère vénusienne ont parfois clignoté comme des étincelles, mais ont rapidement brûlé. Par exemple, l'astronome soviétique Kozyrev en 1954, en étudiant la lumière des cendres de Vénus, a reçu un grand nombre de nouvelles raies d'absorption, l'astronome américain Newkirk a confirmé ses données. Certaines des lignées Kozyrev identifiées avec les raies d'azote hautement ionisé, et si cela s'avérait être vrai, ce serait la première découverte d'azote dans l'atmosphère d'une autre planète. Ensuite, ils ont essayé d'expliquer certaines des lignes avec de l'oxygène ionisé. En conséquence, il s'est avéré qu'il s'agissait de dioxyde de carbone ionisé.
Le plus désagréable est qu'il n'a pas été possible de prouver avec certitude la présence d'eau dans l'atmosphère de Vénus. Toutes les observations visant à cela ont montré un résultat négatif ou une concentration qui aurait pu être produite par des traces d'humidité dans l'atmosphère terrestre. De plus, il n'a pas pu être détecté même par des méthodes indirectes. Par exemple, sous l'influence du rayonnement ultraviolet du Soleil, l'eau et le dioxyde de carbone pourraient former du formaldéhyde, mais le formaldéhyde dans l'atmosphère de Vénus n'a pas pu être détecté non plus. Ou un tel fait: la teneur élevée en dioxyde de carbone indiquait que le soi-disant équilibre de Yuri était perturbé dans l'atmosphère de Vénus. Dans les conditions de la Terre, le dioxyde de carbone est activement lié par les océans du monde, se transformant en roches sédimentaires. De plus, l'eau sert de catalyseur dans ce processus. Et s'il y a de l'eau sur la planète, alors il devrait y avoir beaucoup moins de carbone et de gaz acide.Néanmoins, les nuages au-dessus de Vénus avec un bon télescope étaient parfaitement visibles, et s'ils ne consistaient pas en eau, alors de quoi? Peut-être s'agit-il encore de l'eau, mais il ne peut pas être identifié avec précision en raison de l'humidité de l'atmosphère terrestre, affectant les lectures du spectrographe?
Il fallait faire quelque chose pour remédier à cette situation. Dites, essayez de mettre en place une expérience de telle sorte que l'eau de l'atmosphère terrestre ne puisse pas influencer le résultat. En 1959, une tentative très intéressante a été faite. Dans les années 1950, le US Navy Research Center a mené un vaste programme de lancement de ballons stratosphériques habités (Fig. 22). Initialement, le vol a été effectué pour étudier l'atmosphère terrestre, mais un groupe de scientifiques de l'Université Johns Hopkins a proposé un projet visant à obtenir les spectres infrarouges de Mars et de Vénus - pour rechercher de l'eau sur eux. La proposition a été acceptée et les travaux ont commencé. Un télescope spécialement modifié avec un spectrographe a été installé sur le ballon stratosphérique. Le guidage préliminaire devait être effectué par une personne, puis le télescope pointant vers la planète était contrôlé par un système de suivi automatique spécial. La première tentative a eu lieu en 1958,sa cible était Mars. En raison d'une coquille de ballon stratosphérique défectueuse, le vol a dû être reporté et l'occasion d'étudier Mars cette année a été perdue. En 1959, c'était au tour de Vénus.
Fin novembre 1959, le ballon stratosphérique avec le pilote Ross et l'observateur Moore atteint une altitude de 24 km. À cette altitude, la quantité de vapeur d'eau dans l'atmosphère terrestre ne dépassait pas 0,1% de la valeur totale. Ross et Moore ont pointé le télescope sur une cible et ont pu capturer plusieurs spectres infrarouges de Vénus. La tâche n’était pas facile. Les vibrations de la nacelle étaient parfois si vives qu'il a fallu arrêter complètement de fonctionner. Selon les directeurs de l'expérience, même le fait qu'ils aient réussi à obtenir au moins quelques résultats était étonnant en soi. Mais il y a eu un résultat: il s'est avéré d'identifier plusieurs lignes d'absorption d'eau. Malheureusement, la plage de valeurs s'est avérée trop large, ce qui a soulevé des doutes sur les données obtenues.
Toujours en 1959, un autre événement important a eu lieu, grâce auquel une autre pièce est apparue dans la mosaïque vénusienne: la soi-disant couverture (éclipse) par Vénus de l'une des étoiles les plus brillantes du ciel - Regula (Alpha Leo). De telles éclipses sont extrêmement rares. Au XXe siècle, à cette époque, seuls trois événements de ce type ont été enregistrés. La couverture de Regulus par Vénus était calculée à l'avance et de grands observatoires s'y préparaient. Ce fut un grand succès que la météo soit bonne à de nombreux points d'observation. Comme vous le savez, lorsqu'une étoile s'approche du bord même du disque planétaire, sa lumière commence à s'affaiblir. Dans ce cas, l'atténuation n'est pas causée par la diffusion, mais par la réfraction de la lumière. En traversant l'atmosphère de Vénus, la lumière s'écarte d'un chemin droit. Connaissant les fondements physiques de la réfraction, on peut calculer très précisément les paramètres de la haute atmosphère de la planète. Vérité,il y a un «mais»: ces données ne peuvent donner qu'un certain coefficient (densité absolue de l'atmosphère) associé à la fois à la température et au poids moléculaire du gaz à l'origine de la réfraction. Et ne connaissant que la composition exacte de l'atmosphère, vous pouvez facilement calculer sa température et sa densité à l'altitude à laquelle le revêtement a eu lieu.
L'azote était considéré comme le principal gaz de l'atmosphère vénusienne; en prenant sa masse molaire, nous avons obtenu la densité et la distribution de température dans les couches supérieures. Ces données ont été incluses dans les premiers modèles de l'atmosphère de Vénus.
Les véhicules interplanétaires automatisés pourraient, lorsqu'ils sont utilisés correctement, fournir des réponses à de nombreuses énigmes. Pour évaluer les connaissances actuelles et analyser les expériences, le Conseil de la recherche spatiale de l'Académie nationale des sciences des États-Unis a décidé le 24 juillet 1960 de tenir une conférence spéciale pour discuter des paramètres des atmosphères de Mars et de Vénus. C'était vers ces planètes que les véhicules terrestres devaient être envoyés en premier lieu. Compte tenu de l'importance de la question, il a également été décidé de tenir une conférence supplémentaire à Pasadena fin décembre 1960 - début février 1961. Cette conférence, à laquelle ont participé toutes les couleurs des planétaires américains, est intéressante car, selon les rapports qui y ont été livrés, les idées sur les planètes au début de l'ère spatiale sont clairement visibles. Il n'y avait aucun doute particulier sur Mars, ce qui ne peut être dit sur Vénus. La conférence a clairement révélé:il n'y a pas de théorie cohérente décrivant la structure de l'atmosphère vénusienne! Chaque planétaire a défendu sa propre version, et pas une seule hypothèse n'était exempte de problèmes internes. Parmi les hypothèses scientifiques, il y en avait parfois des très intéressantes. En particulier, je voudrais mentionner la théorie très extravagante du Dr Hoyle. Là-dessus, Vénus était recouverte par l'océan, dans lequel l'eau était sous une énorme couche d'huile.
Et cette hypothèse était également bien développée et a bien expliqué certaines des données disponibles.
A cette époque, trois théories de la structure de l'atmosphère de Vénus peuvent être considérées comme les principales. Tous ont été développés pour expliquer la température de luminosité élevée reçue par les radioastronomes. Ici, vous devez comprendre clairement ce qui a été discuté. Jusque-là, il n'y avait que huit points sur le graphique de l'émission radio de Vénus, en fonction de la longueur d'onde. La précision de ces mesures était malheureusement faible en raison du bruit intrinsèque du récepteur; les expériences ont été réalisées à la limite de sensibilité des instruments. Mais ils ont généralement montré que l'émission de Vénus à différentes fréquences d'émission radio est différente.
Dans la gamme millimétrique, la température était relativement basse, 50 à 70 degrés Celsius, mais pouvait largement dépasser 300 ° C dans la gamme centimétrique. Il fallait comprendre d'où venait ce rayonnement. Pour expliquer l'image émergente, deux types d'hypothèses ont été développés: un fond chaud et un sommet froid et, par conséquent, un sommet chaud et un fond froid (Fig. 23).
Le fond chaud signifiait la surface de la planète. Et c'était elle, selon la théorie du premier type, qui était brûlante à des températures monstrueuses; le rayonnement froid provenait des couches supérieures de l'atmosphère - par exemple, des nuages. L'hypothèse de la serre était le représentant classique du premier type. Carl Sagan a travaillé très soigneusement. Le dioxyde de carbone à lui seul, semble-t-il, ne pouvait pas provoquer un tel échauffement, cela ressortait des calculs de Wildt et Kuiper. Carl Sagan a soigneusement répété les calculs et a montré que l'absorption dans le dioxyde de carbone à elle seule ne pouvait en aucune façon expliquer les données expérimentales. Mais si vous ajoutez ne serait-ce qu'un peu de vapeur d'eau à l'atmosphère de Vénus, tout a changé. La vapeur d'eau est un très bon gaz à effet de serre. Il pourrait retarder le rayonnement dans la gamme infrarouge, ce qui a provoqué un fort échauffement de la surface.
L'hypothèse de la serre a peint un monde très ennuyeux. La température de surface est supérieure à 300 ° C, la pression peut atteindre plusieurs atmosphères. Vénus doit être sèche, calme, sombre et chaude. Le soleil ne pouvait être vu que comme un disque rougeâtre. L'hypothèse des serres laissait peu d'espoir pour une vie vénusienne. Au début des années 60, c'est elle qui s'entraîne mieux que toute autre, même si elle présente également plusieurs inconvénients.
Par exemple, le fait que Vénus avait des problèmes avec l'eau. Ernst Epik a critiqué l'hypothèse de la serre et a proposé la sienne. Il l'a nommé Eolosphérique, d'après Aeolus, l'ancien dieu grec du vent. Le fait est que la courbe polarimétrique des nuages ressemblait beaucoup plus à la courbe de la poussière qu'à l'eau. Selon cette hypothèse, les nuages que tout le monde a observés n'étaient pas des nuages, mais une grande tempête de poussière qui a balayé toute la planète. Il recouvrait la surface de Vénus d'un manteau géant et, en raison du frottement des grains de sable sur la surface, la température augmentait.
Cependant, lors du calcul des données sur la pression et la température à la surface de Vénus, elles se sont avérées similaires aux résultats obtenus sous l'hypothèse des serres. Tout comme dans l'hypothèse des serres, il s'est avéré que la température de surface est supérieure à 300 ° C, la pression peut atteindre 4 atmosphères. Sec, mais très poussiéreux et venteux. Hélas, ces deux théories n'ont pas laissé d'espoir pour l'existence de la vie sur Vénus.
Cependant, il y avait aussi la théorie du "hot top" - la théorie ionosphérique. Selon lui, la température la plus basse appartenait à la surface et la plus élevée était causée par le rayonnement de l'ionosphère de la planète. Dans ce cas, Vénus aurait en effet une température parfaitement tolérable - environ 27 degrés Celsius. Et c'est tout à fait possible, et la vie. À bien des égards, cette hypothèse était basée sur une hypothèse antérieure construite sur la théorie de l'origine des planètes dans le système solaire.
Vénus semblait être une jumelle nuageuse de la Terre, dans la situation qui s'est développée sur notre planète il y a des millions d'années, à l'époque du Carbonifère. Climat chaud et humide avec une abondance d'humidité, un ciel nuageux et un monde organique similaire à celui de la fin de l'ère paléozoïque. Là, pensaient des scientifiques à l'esprit romantique, les jardins tropicaux poussent et les ancêtres des dinosaures marchent. Un monde perdu qui attend ses professeurs Challenger. Après tout, c'était une planète totalement inconnue! Les écrivains et les artistes ont dépeint le monde qui excite l'imagination dans toute sa couleur.
En 1961, un long métrage "La Planète des Tempêtes" réalisé par Pavel Klushantsev sort en URSS (Fig. 24). Klushantsev était un cinéaste documentaire très réussi avec une approche scientifique méticuleuse. C'était son seul long métrage basé sur l'histoire du même nom d'Alexandre Kazantsev. Au début du film, il a honnêtement averti le public: «Les informations scientifiques sur la planète Vénus sont rares et contradictoires. Seule la fantaisie est capable de regarder dans le monde inconnu. Ce n'est peut-être pas la même chose que dans notre film. Mais nous croyons au prochain exploit du peuple soviétique, qui verra de ses propres yeux la planète des tempêtes. "
Dans le film, les téléspectateurs ont vu des paysages extraterrestres, des voyages sous-marins, une flore et une faune agressives. Ils ont voyagé et se sont échappés avec les héros du volcan ... Et puis il n'y avait personne sur notre planète qui pouvait prouver avec confiance que ce n'était pas le cas. Trois hypothèses. Trois mondes différents. Aucune hypothèse ne pouvait contenir toutes les données disponibles. Chacun d'eux a bien expliqué certains faits et a été complètement réfuté par d'autres. Des données plus détaillées étaient nécessaires pour comprendre quelle hypothèse était correcte.
Ceci est un fragment de mon livre «Vénus. Planète indomptable ". De plus, il y a maintenant une collection pour mon nouveau livre. Il peut être pris en charge ici .