Venera (planeta)

Struktūra

Venera yra viena iš keturių Saulės sistemos planetų, turinčių kietą, uolėtą paviršių. Pagal dydį ir masę ji labai artima Žemei: skersmuo tik 650 km mažesnis nei Žemės, o masė sudaro 80 % Žemės masės. Nepaisant to, kiti parametrai ties paviršiumi net labai skiriasi lyginant su Žemės, pavyzdžiui, vien dėl tankios anglies dioksido atmosferos.

Vidinė sandara

Apie Veneros vidinę sandarą žinoma ganėtinai mažai, tačiau, kaip ir kitos panašios planetos, ji turi branduolį, mantiją ir plutą. Pluta, manoma, yra plonesnė nei Žemės (apie 16 km), po ja – mantija, siekianti iki 3224~3245 km, o dar giliau – metališkas 14 g/cm³ tankio branduolys.

Paviršiaus geologija

Beveik visame Veneros paviršiuje pastebimi vulkaninio aktyvumo požymiai. Apskritai Veneroje yra keletą kartų daugiau ugnikalnių nei Žemėje, taip pat 167 gigantiški ugnikalniai, kurių skersmuo didesnis nei 100 km (Žemėje toks ugnikalnių kompleksas tik 1).
Veneroje yra keletas zonų, kur akivaizdžiai veikia ugnikalniai. Vykdant rusų „Veneros“ kosminę programą, „Venera 11“ ir „Venera 12“ zondai užfiksavo nuolatinius žaibų srautus, o nusileidusi „Venera 12“ įrašė net perkūnijos griausmą. Tačiau visais žaibavimo atvejais Veneroje kritulių nefiksuota, o spėjama, kad pelenų išmetimas ugnikalniams išsiveržiant sukelia žaibavimą. Dar vienas akivaizdus ugnikalnių veiklos požymis nustatytas matuojant sieros dioksido koncentraciją atmosferoje, tarp 1978 ir 1986 m. buvo aptikta nemažai šios medžiagos.
Planetos paviršiuje yra maždaug 1000 netolygiai pasiskirsčiusių smūginių kraterių. Kituose kraterių turinčiuose paviršiuose, kaip Žemė ir Mėnulis, pagal kraterius galima nustatyti paviršiaus eroziją. Mėnulyje kraterių nykimas (erozija) veikiamas beveik vien tik vėlesniais susidūrimais ir kraterių susidarymu, o Žemėje jie nyksta dėl vėjo ir lietaus erozijos. Veneroje apie 85 % paviršiaus yra išlikę beveik kaip pradiniai. Pagal kraterių kiekį ir jų gerą būklę sprendžiama, jog planetos dabartinis kietasis paviršius susiformavo maždaug prieš 500 milijonų metų.
Veneros kraterių dydis labai nevienodas – nuo 3 iki 280 km skersmens. Kraterių, mažesnių nei 3 km skersmens, nepastebėta. Manoma, kad dėl tokios tankios planetos atmosferos mažesni kūnai tiesiog nepasiekdavo planetos paviršiaus arba jų kinetinė energija sumažėdavo tiek, kad smūgis nebūdavo pakankamas išmušti kraterį.

Magnetinis laukas

Nustatyta, kad Veneros magnetinis laukas yra labai silpnas, maždaug 0,1 % Žemės magnetinio lauko stiprumo. Dėl to Saulės vėjo elektringosios dalelės nėra nukreipiamos ir daro įtaką planetos atmosferai. Manoma, kad toks mažas magnetinis laukas yra dėl labai lėto planetos sukimosi aplink ašį.

Orbita ir sukimasis

Venera skrieja aplink Saulę vidutiniškai nutolusi apie 106 milijonus km ir visą ratą apskrieja per 224,7 Žemės dienas. Kaip ir visų planetų orbitos, Veneros orbita yra elipsės formos, tačiau labai artimos apskritimui, orbitos ekscentricitetas (suplokštėjimas) mažesnis nei 1 %. Kai Venera atsiduria tarp Žemės ir Saulės, ši padėtis vadinama apatine jungtimi, mažiausias atstumas tarp planetų tampa apie 40 milijonų km. Ši apatinė jungtis kartojasi kas 584 Žemės dienas.
Aplink savo ašį Venera apsisuka kartą per 243 Žemės dienas – tai lėčiausias apsisukimo periodas visoje Saulės sistemoje. Ties pusiauju Veneros sukimosi apie ašį greitis siekia 6,5 km/h (palyginimui Žemės sukimosi greitis ties pusiauju 1600 km/h). Stebėtojui, esančiam Veneroje, Saulė patekėtų vakarų pusėje, o leistųsi rytuose kas 116,75 Žemės dienų. Veneros metai trunka 0,92 Veneros dienos.
Jei būtų stebima iš Saulės šiaurinio ašigalio, visos Saulės sistemos planetos skrietų kryptimi prieš laikrodžio rodyklės sukimo kryptį, taip pat ir suktųsi apie savo ašį prieš laikrodžio rodyklę, tačiau vienintelė Venera apie savo ašį suktųsi laikrodžio rodyklės kryptimi. Kodėl ši planeta vienintelė sukasi kita kryptimi ir tokiu nedideliu greičiu, tapo vienu didžiausiu mokslininkų galvosūkiu nuo to momento, kai buvo išmatuoti visų planetų sukimosi periodai ir kryptys. Be kita ko, tik susiformavus planetoms, Venera turėjo suktis daug greičiau ir ta kryptimi, kuria sukasi visos likusios planetos. Apskaičiavimai rodo, kad per milijardus metų potvynių ir atoslūgių efektas tankioje planetos atmosferoje galėjo sulėtinti jos sukimąsi aplink ašį iki to, kuris yra dabar.
Venera palydovų (mėnulių) neturi, tačiau dabar aplink ją sukasi asteroidas 2002 VE68. Vieną iš anomalaus Veneros sukimosi aplink savo ašį paaiškinimų pateikė Alex Alemi ir David Stevenson iš Kalifornijos Technologijos instituto. Jie teigia, kad Saulės sistemos susiformavimo pradžioje Venera greičiausiai turėjo bent jau vieną didelį mėnulį, susiformavusį smūgio į planetą metu. Maždaug po 10 milijonų metų kitas susidūrimas su planeta pakeitė planetos sukimosi apie savo ašį kryptį. Po to mėnulis spiraline trajektorija priartėjo ir susiliejo su Venera.

Ankstyvieji tyrinėjimai

Prieš išrandant teleskopą, Venera buvo žinoma kaip „klajojanti žvaigždė“. Kai kurios istorinės kultūros šiuos planetos pasirodymus rytais ir vakarais išskirdavo į du skirtingus dangaus kūnus. Pitagoras, VI a. pr. m. e. stebėdamas planetos judėjimą nustatė, jog rytais ir vakarais patekanti „žvaigždė“ yra vienas ir tas pats dangaus kūnas. XVII amžiaus pradžioje Galilėjas Galilėjus pastebėjo Veneros fazes, kintančias nuo pjautuvo į priešpilnį, o galiausiai į pilną skritulį ir atvirkščiai. Tai būtų buvę neįmanoma, jei Saulė ir Venera skrietų aplink Žemę, o šie stebėjimai buvo priešingi iki tol vyravusiai nuomonei, jog Žemė yra Saulės sistemos centras.
1761 m. rusų mokslininkas Michailas Lomonosovas (Михаил Ломоносов) stebėdamas Veneros tranzitą Saulės disku atrado planetos atmosferą.
1790 m. vokiečių astronomas Džonatanas Šroteris (Johann Schröter) tyrinėdamas Venerą pastebėjo, jog kai planeta būna pjautuvo fazėje, planetos pjautuvo ragai prasitęsia daugiau nei 180°. Jis teisingai spėliojo, kad tai vyksta dėl Saulės šviesos išsisklaidymo tankioje atmosferoje. Vėliau Česteris Smitas Lymanas (Chester Smith Lyman) stebėjo žiedą aplink tamsų planetos diską, kai ši būdavo apatinėje jungtyje ir taip pat akivaizdžiai numatė planetos atmosferą. Veneros atmosfera apsunkino teisingai nustatyti apsisukimo periodą, stebėtojai Džiovanis Kasinis (Giovanni Cassini) ir Dž. Šroteris neteisingai numatė planetos apsisukimo periodą – apie 24 valandas.

Moksliniai tyrimai iš Žemės

Iki 20-ojo amžiaus duomenų apie Venerą nebuvo labai daug, nieko tiksliai nežinota apie planetos paviršių ir tik išradus spektroskopą, radarą ir pritaikius ultravioletinius stebėjimus, dalis paslapčių buvo atskleista. Pirmieji ultravioletinių spindulių stebėjimai buvo atliekami 1920-aisiais, kai amerikiečių fizikas ir astronomas Frankas Rossas (Frank E. Ross) nustatė, kad UV fotografijose įmanoma pastebėti daugiau detalių, kurios nebuvo matomos įprastai ar tiriant infraraudonąjį spinduliavimą. Jis taip pat manė, kad taip yra dėl labai tankios geltonos spalvos žemutinės atmosferos ir aukštų plunksninių debesų virš jos.
Spektroskopiniai stebėjimai XX amžiaus pradžioje suteikė viltį naujomis priemonėmis sužinoti apie Veneros sukimąsi. Amerikiečių astronomas Vestas Sliperis (Vesto Slipher) bandė išmatuoti šviesos iš Veneros Doplerio poslinkį, tačiau negalėjo nustatyti jokio planetos sukimosi. Jis spėjo, kad planetos sukimosi periodas yra daug ilgesnis nei iki tol manyta. Vėliau šeštajame dešimtmetyje nustatyta, kad planetos sukimasis yra pagal laikrodžio rodyklę. Septintajame dešimtmetyje planeta pradėta stebėti radarais ir nustatytas planetos apsisukimo periodas, kuris buvo artimas nustatytiems moderniais metodais.
Aštuntajame dešimtmetyje radarų stebėjimais buvo gauta pirminių duomenų apie Veneros paviršių. Ritmiškai siunčiat radijo bangas 300 m skersmens Arekibo observatorijos radioteleksopu, iš radijo bangų aido nustatyti du atpindžių regionai, pavadinti Alfa ir Beta regionais, taip pat išaiškintas kalnų regionas, pavadintas Maksvel Montes. Būtent šie Veneros regionai pavadinti ne moterų vardais.
Geriausiu atveju radarais iš Žemės galima pastebėti ne mažesnius kaip 5 km skersmens Veneros objektus.

Ankstyvieji bandymai

Pirmoji nepilotuojama misija į Venerą, ir apskritai pirmoji misija į kitą planetą, buvo „Venera 1“, paleista 1961 m. vasario 12 d. Tai pirmasis Tarybų Sąjungos didelių pasiekimų Veneros programos kosminis aparatas, tačiau misijos neįvykdęs. Praėjus 7 dienoms po paleidimo, ryšys su kosminiu aparatu dingo, kai šis buvo nutolęs apie 2 mln. km nuo Žemės.
JAV Veneros kosminiai tyrimai taip pat prasidėjo nesėkmingai: „Mariner 1“ kosminis aparatas buvo prarastas. „Mariner 2“ kosminis aparatas po 109 dienų nuo paleidimo, 1962 m. gruodžio 14 d., praskriejo Venerą 34833 km atstumu nuo paviršiaus ir tapo pirmuoju aparatu sėkmingai pasiekusiu kitą planetą. Mikrobangų ir infraraudonųjų spindulių radiometrų pagalba buvo nustatyta, kad planetą gaubiantys debesys yra palyginti šalti, o planetos paviršiaus temperatūra – ganėtinai aukšta (apie 425 °C).

Įskriejimai į atmosferą

„Venera 3“ kosminio aparato veikla sutriko jam leidžiantis Veneros atmosfera 1966 m. kovo 1 d. „Venera 3“ laikomas pirmuoju kosminiu aparatu, įskriejusiu į kitos planetos atmosferą ir bandžiusiu nusileisti, tačiau duomenų apie nusileidimą nėra dėl komunikacijos įrangos gedimo; taip pat dėl tos pačios priežasties nėra gauta jokių tyrimų duomenų.

Kitas 1967 m. spalio 18 d. Venerą pasiekęs nepilotuojamas kosminis aparatas „Venera 4“ sėkmingai nusileido į atmosferą ir atliko įvairių tyrimų: nustatyta, kad paviršiaus temperatūra yra aukštesnė, nei išmatavo „Mariner 2“ – apie 500 °C, o atmosfera 90–95 % sudaryta iš anglies dioksido. Nustatyta, kad Veneros atmosfera yra daug tankesnė, nei manė mokslininkai, parašiutu besileidžiančio zondo baterijų energija baigėsi dar šiam nepasiekus planetos paviršiaus. Paskutinis „Venera 4“ nustatytas atmosferos slėgis buvo 18 barų 24,96 km aukštyje.
Dar vienas kosminis aparatas, praskriejęs 4000 km aukštyje virš Veneros debesų – viena diena vėliau, 1967 m. spalio 19 d. – „Mariner 5“ (JAV). Jame sumontuota daug jautresnė įranga nei „Mariner 2“ perdavė tikslesnius duomenis apie atmosferos sudėtį, slėgį, tankį. „Venera 4“ ir „Mariner 5“ duomenis analizavo bendra sovietų-amerikiečių mokslininkų grupė.
Išanalizavus „Venera 4“ duomenis ir kosminio aparato trūkumus, 1969 m. vasarį Sovietų Sąjunga paleido dar du kosminius aparatus „Venera 5“ ir „Venera 6“, kurie priskriejo Venerą tų pačių metų gegužės 16 ir gegužės 17 dienomis. Abiejų kosminių aparatų korpusas buvo sustiprintas, kad atlaikytų 25 barų slėgį, jų parašiutai buvo mažesni, kad zondas greičiau pasiektų planetos paviršių. Nuo to laiko spėjamas atmosferos slėgis Veneros paviršiuje yra 75–100 atmosferų, nes abu zondai planetos paviršiaus nepasiekė: paskutiniai gauti duomenys iš 20 km aukščio virš planetos paviršiaus, manoma, jog dėl didelio slėgio jie buvo pažeisti.

Paviršiaus tyrimai

„Venera 7“ – pirmasis ant Veneros paviršiaus nusileidęs kosminis aparatas. Jis buvo sukonstruotas taip, kad atlaikytų 180 atmosferų slėgį, turėjo specialų parašiutą, su kuriuo nusileidimas per atmosferą truko 35 minutes. 1970 m. gruodžio 15 d. kosminiam aparatui įskriejus į planetos atmosferą, parašiutas išsiskleidė ne iki galo ir kosminis aparatas galingu smūgiu trenkėsi į Veneros paviršių. Manoma, nuvirtęs ant šono, aparatas 23 minutes siuntė silpnus signalus apie planetos paviršiaus temperatūrą, taip pat perdavė pirmuosius planetos paviršiaus telemetrijos duomenis.
Veneros programa tęsiama į Venerą siunčiant kitus Sovietų Sąjungos kosminius aparatus. „Venera 8“ nusileido planetos paviršiuje ir veikė 50 minučių, „Venera 9“ ir „Venera 10“ į Žemę išsiuntė pirmąsias Veneros paviršiaus nuotraukas. Du nusileidę kosminiai aparatai atsiuntė labai skirtingus vaizdus iš kaimyninių vietovių: „Venera 9“ nusileido ant 20° statumo šlaito, pilno riedulių 30–40 cm spinduliu, o „Venera 10“ nuotraukose matomos į bazaltą panašios, atmosferos paveiktos, plokščios uolienos.
Tuo pat metu amerikiečių „Mariner 10“ praskriejo Venerą ir toliau nuskriejo Merkurijaus link. 1974 m. vasario 5 d. šis kosminis aparatas, praskriedamas 5700 km virš Veneros, į Žemę perdavė daugiau nei 4000 atmosferos nuotraukų, kurių matomoje šviesoje išskirti beveik neįmanoma, tačiau ultravioletiniais spinduliais darytose nuotraukose galima pamatyti debesų detales, kurių iš Žemės stebėti neįmanoma.
Vykdant amerikiečių „Pioneer Venus“ projektą į Venerą buvo surengtos dvi atskiros misijos. „Pioneer Venus Orbiter“ įskriejo į elipsinę orbitą aplink Venerą 1978 m. gruodžio 4 d. ir skriejo ja daugiau nei 13 metų tirdamas planetos atmosferą bei radarų pagalbą sudarinėdamas planetos paviršiaus planus. „Pioneer Venus Multiprobe“ paleido iš viso penkis zondus, kurie įskriejo į atmosferą 1978 m. gruodžio 8 d., rinkdami duomenis apie atmosferos sudėtį, vėjus ir temperatūros pokyčius.
Dar keturi „Venera“ serijos kosminiai aparatai nusileido į planetą per kitus ketverius metus: „Venera 11“ ir „Venera 12“ tyrė elektringąsias audras, o „Venera 13“ ir „Venera 14“, nusileidę 1982 m. kovo 1 ir kovo 5 d., atsiuntė į Žemę pirmąsias spalvotas planetos paviršiaus nuotraukas. Visų keturių misijų metų aparatų stabdymui atmosferoje panaudoti parašiutai, kurie nuo kosminio aparato atsiskirdavo likus 50 km iki paviršiaus. Itin tanki atmosfera žemuosiuose sluoksniuose aerodinaminio stabdymo metu sudarydavo pakankamai didelę trintį švelniam nusileidimui. „Venera 13“ ir „Venera 14“ tyrė gruntą, naudodamos Rentgeno spindulių fluorescencinius spektrometrus, taip pat bandė išmatuoti grunto tankį toje vietoje, kur nusileido aparatas. „Veneros“ programą baigė 1983 m. spalio mėn. planetą pasiekę kosminiai aparatai „Venera 15“ ir „Venera 16“, iš orbitos radarais tyrę planetos paviršių.
Baigus „Veneros“ programą, Sovietų Sąjunga 1984 m. nusprendė atlikti dar porą skrydžių į Venerą ir Halio kometą, kuri tais metais praskriejo vidine Saulės sistemos dalimi. Pakeliui link Halio kometos, 1985 m. birželio 11 ir birželio 15 d. du „Vega“ programos kosminiai aparatai paleido zondus ir aerobotus viršutiniuose Veneros atmosferos sluoksniuose. Aerobotų balionai nusileido iki 53 km aukščio, kur slėgis ir temperatūra panašūs į tą, kuris yra Žemės paviršiuje. Šie aerobotai veikė 46 valandas ir nustatė, kad Veneros atmosfera yra žymiai turbulentiškesnė, nei iki tol manyta.
1989 m. gegužės 4 d. JAV paleido zondą „Magellan“, kurio tikslas – radarų pagalba sudaryti Veneros paviršiaus žemėlapį. Per 4,5 metų „Magelann’as“ radarais nufotografavo daugiau nei 98 % paviršiaus ir ištyrė daugiau nei 95 % planetos gravitacijos lauko. 1994 metais, misijos pabaigoje, zondas specialiai buvo nusiųstas susinaikinti į Veneros atmosferą, mėginant išmatuoti Veneros atmosferos tankį. Panašiu metu pro Venerą praskriejo kosminiai aparatai, skriejantys į kitas planetas, „Galileo“ ir „Cassini“; o „Magellan“ buvo vienintelis specialiai vien į Venerą siunčiamas kosminis aparatas per daugiau nei dešimtmetį.
2005 m. lapkričio 9 d. į Venerą paleistas ir šiuo metu ten dirba „Venus Express“, kurį pagamino Europos kosmoso tyrimų agentūra, o paleido Rusijos kosmoso agentūra. Zondas 2011 m. aptiko ozono sluoksnį, esantį aukštai atmosferoje.
Japonijos pasiųstas kosminis zondas Akatsuki 2015 m. gruodį pasiekė reikiamą, nors ir itin elipsinę, orbitos aplink Venerą trajektoriją. Ateityje Roskosmos, NASA ir IKTO planuojamos naujos stebėjimo ir tyrinėjimo misijos.
2016 m. NASA paskelbė, jog planuoja kosminio roverio, automatono roverio esktremalioms aplinkoms (angl. Automaton Rover for Extreme Environments), galinčio ilgesnį laiką ištverti sudėtinga Veneros atmosferos sąlygas, konstravimą. Roveris būtų valdomas mechaninio kompiuterio ir būtų varomas vėjo energija.

Gyvybės paieškos ir tinkamumas kolonizavimui

Spėliojimų, kad Veneroje galėtų būti gyvybės formų, smarkiai sumažėjo nuo XX a. septintojo dešimtmečio pradžios, kai nusiuntus kosminį zondą paaiškėjo ekstremalios sąlygos planetoje, lyginant su Žeme. Kadangi planetos paviršiaus temperatūra gali siekti iki 462 °C, šiltanmio dujų koncentracija itin aukšta, o atmosferos slėgis 90 kartų didesnis, mums žinomų gyvybės formų egzistavimas tokiose sąlygose yra beveik neįmanomas. Vis dėlto keletas mokslininkų yra padarę prielaidą, kad aukštesniuose Veneros sluoksniuose, kurie pasižymi dideliu rūgštingumu ir yra vėsesni, galėtų egzistuoti termoacidofiliniai ekstremofiliniai mikroorganizmai.
Nepaisant Veneros nepalankaus klimato, dėl planetos atstumo nuo Žemės šalia labiausiai diskutuojamų Mėnulio ir ypač Marso kolonizavimo, retkarčiais mokslinėse studijose svarstomos ir Veneros kolonizavimo galimybės, žmonių kolonijas įkuriant viršutiniuose atmosferos sluoksniuose ir teraformuojant.