VERITAS: исследуя глубокие истины Венеры

Миссия VERITAS, наблюдая за Венерой, может помочь понять эволюцию нашей планеты и даже скалистые планеты, вращающиеся вокруг других звезд.

Представим себе Землю. Теперь заполним небо густыми, затененными солнцем облаками серной кислоты; испарим океаны, поднимем температуру до 500 градусов по Цельсию, и увеличим давление воздуха достаточно, чтобы сгладить нас в блин. Теперь у нас есть Венера - каменистая планета, похожая по размеру на Землю, но отличающаяся почти любым другим признаком.

То, насколько по-разному развивались эти сестры-планеты, было актуальным научным вопросом на протяжении десятилетий, и предлагаемая миссия под названием VERITAS стремится дать ответы путем улучшения нашего понимания внутренней геодинамики, которая сформировала вторую планету.

VERITAS (сокращенное от Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography & Spectroscopy) рассматривается для отбора в рамках программы Discovery НАСА и будет управляться Лабораторией реактивного движения (JPL) НАСА в Южной Калифорнии. Партнерами проекта выступают Lockheed Martin, Итальянское космическое агентство, Немецкое космическое агентство и Французское космическое агентство.

«Венера похожа на космического неудачника», - сказала Сюзанна Смрекар, главный исследователь VERITAS в JPL. «Есть два планетных тела, Земля и Венера, которые начинали развиваться почти одинаково, но пошли двумя совершенно разными эволюционными путями, и мы не знаем почему».

Последней миссией по изучению поверхности планеты был космический корабль Magellan НАСА и она завершилась в 1994 году. Аппарат передал дразнящие подсказки о геологии Венеры, но приборы не могли с уверенность предположить происхождение многих особенностей поверхности Венеры.

Предложенный для запуска в 2026 году, VERITAS будет вращаться вокруг планеты и наблюдать сквозь затененные облака с помощью мощной современной радиолокационной системы для создания трехмерных глобальных карт и спектрометра ближнего инфракрасного диапазона, для выяснения состава поверхности. Он также измерит гравитационное поле планеты, чтобы определить структуру внутренней части Венеры. Вместе инструменты дадут подсказки о прошлых и настоящих геологических процессах планеты, от ее ядра до поверхности.

Окно в раннюю Землю

У Земли жесткая кора, охватывающая планету, которая разбивается на мозаику из тектонических плит на вершине мантии. Конвекция в мантии помогает управлять движением поверхностных плит. Когда некоторые плиты опускаются внутрь (процесс, известный как субдукция) - они расплавляются, и дегазация вулканических веществ выделяет летучие элементы (такие как вода, азот, углекислый газ и метан) в атмосферу.

Узнав больше о геологических процессах на Венере, где теплая кора является хорошей аналогией для ранней Земли, когда плиты только начали формироваться, можно получить ценный взгляд на начало этих процессов на Земле.

«Самой большой загадкой для меня является степень деформационных структур на Венере (областей породы на поверхности, которые прогнулись под огромным геологическим давлением), которые можно изучить для понимания природы тектонической активности на планете», - комментирует участница научной группы Джоан Сток, профессор геологии и геофизики в сейсмологической лаборатории Калтех в Пасадене.

Создание VERITAS трехмерных топографических карт высокого разрешения привнесет в фокус структуры, которые раньше были слишком малы, чтобы их рассмотреть. Эти структуры могут включать рельефную топографию по обеим сторонам разломов, таких как разлом Сан-Андреас, который является индикатором основной тектонической активности. VERITAS также будет искать активное разрушение поверхности, используя карты интерферометрической деформации, впервые за пределами Земли.

VERITAS будет изучать обширные деформационные структуры - тессера. Эти платообразные особенности могут быть аналогичны континентам Земли. Ведущая теория состоит в том, что континенты Земли сформировались, когда богатая железом океаническая кора субдуцировала и расплавлялись в присутствии воды, создавая огромные объемы новой, менее богатой железом континентальной коры, которая поднялась над океаном.

Чтобы определить, образовались ли тессера плато Венеры аналогично континентам Земли, VERITAS создаст первые глобальные многоспектральные карты состава поверхности Венеры. Если их состав напоминает состав континентальной коры, мы также получим информацию о более влажном прошлом Венеры.

Вулканический мир

На Земле тектоника плит и вулканизм идут рука об руку. Но как насчет Венеры?

«Определение того, активно ли Венера подвергается вулканической активности, и понимание того, что движет этим процессом, является одним из действительно волнующих вопросов, на которые мне бы хотелось получить ответы», - говорит ученый-планетолог Дженнифер Уиттен, член научной группы VERITAS в университете Тулэйн в Новом Орлеане.

Используя спектрометр, VERITAS определит, какие породы недавно образовались в результате извержения магмы, прежде чем взаимодействия с атмосферой успели изменить их химический состав. Кроме того, спектрометр будет искать горячие точки от активных извержений, пока радарный прибор будет искать активные разломы, что указывает на тектоническую активность.

Познакомившись с вулканами Венеры и вызывающими их геофизическими процессами, ученые также смогут оценить их влияние на климат планеты и, возможно, ответить на другой ключевой вопрос: содержит ли внутренняя часть планеты большое количество воды, как Земля?

Создание обитаемых планет

Тектоника плит и вулканизм не просто влияют на форму планеты; они тесно связаны с обитаемостью планеты. Тектоника плит сильно влияет на долгосрочный климат Земли, влияя на процессы, которые поддерживают атмосферу в равновесии: вулканизм, который выделяет летучие вещества в атмосферу, и субдукция, которая рециркулирует летучие вещества обратно. Кроме того, формирование и эрозия континентов Земли оказывают большое влияние на состав океанов и атмосферы. Вместе эти процессы обеспечивают питательные вещества и благоприятный климат для жизни.

Но каков тонкий геодинамический баланс, который в конечном итоге делает планету пригодной для жизни? Учитывая открытие тысяч экзопланет, вращающихся вокруг других звезд, кроме Солнца, ответ может помочь понять их природу.

«Чтобы раскрыть тайны Венеры, мы должны заглянуть во внутреннюю часть Венеры; это двигатель для глобальной геологической и атмосферной эволюции», - сказала Смрекар. «Являются ли Венера и Земля по сути уникальными мирами? Или различия между этими «близнецами» носят исключительно косметический характер? Ответ на этот вопрос будет ключом к пониманию того, что делает другие каменистые планеты пригодными для жизни и, в конечном итоге, к возникновению жизни».