УДК 523.42
ВЕНЕРА КАК ЕСТЕСТВЕННАЯ ЛАБОРАТОРИЯ ДЛЯ ПОИСКА ЖИЗНИ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР: О СОБЫТИЯХ НА ПЛАНЕТЕ
1 МАРТА 1982 г.1 © 2012 г. Л. В. Ксанфомалити
Институт космических исследований РАН, Москва Поступила в редакцию 28.07.2011 г.
Новые классы экзопланет сравнительно малой массы ("суперЗемли"), расположенные на низких орбитах у звезд невысокой светимости, обладают умеренно высокими температурами и давлением их атмосфер у поверхности. Подобные физические условия и состав атмосфер несовместимы с земной, амино-нуклеино-кислотной формой жизни. Но следует ли их рассматривать как условия, несовместимые с любой формой жизни вообще? Рассматривая условия на Венере, как возможный аналог физических условий на низкоорбитальных экзопланетах типа "суперЗемля", проведен новый анализ деталей панорам поверхности Венеры, полученных аппаратами ВЕНЕРА в 1975 и 1982 гг., в том числе изображений, не включенных ранее в обработку. Найдено несколько сравнительно крупных объектов, с размерами от дециметра до полуметра и необычной морфологией. Объекты наблюдались на одних, но отсутствовали на других изображениях, или изменяли свою форму. В статье излагаются полученные результаты и анализируются признаки, указывающие на реальность регистрации указанных объектов.
ВВЕДЕНИЕ
Поиск "зон обитаемости" во внесолнечных планетных системах основан на постулате о "нормальных" физических условиях в "зоне обитаемости", т.е. давлении, температуре, возможно, составе атмосферы, подобных земным. Разумеется, известные нам земные формы жизни нуждаются именно в "нормальных" физических условиях. Рисунок 1 представляет такую концепцию нормальных физических условий. Но не следует ли рассматривать такой подход как "земной шовинизм"? Иными словами, полностью ли исключается возможность того, что формы жизни могут существовать при совершенно других условиях, присущих многим экзопланетам?
За 16 лет, прошедших с 1995 г., было обнаружено более 500 экзопланет у других звезд. Положение гипотетической зоны обитаемости во внесол-нечных планетных системах сравнивается, как правило, с ее положением в Солнечной системе (интервал орбит от Венеры до Марса).
Примерно 1/3 экзопланет обращается вокруг своих звезд на очень низких орбитах, что приводит к высокой температуре их поверхности (если таковая существует), до 1000 К. В тех случаях, когда удается исследовать атмосферы таких "горячих юпитеров", они действительно оказываются весьма горячими, а их состав безкислородным (Ксанфомалити, 2004; Barman, 2007; Richardson и др., 2007). Для тел меньших масс предполагают-
1 Публикуется в порядке дискуссии.
ся более низкие температуры (Klahr, Brandner, 2006; Udry и др., 2007; Charbonneau и др., 2009; Leger, 2009; Marcy, 2009; Mayor, 2009; Seager и др., 2009). По причинам методического характера
10
и
л
о S
о св ft (U
о я
VO & 0.1
0.
Рис. 1. Положение "комфортной зоны" (зоны обитаемости для амино-нуклеино-кислотной формы жизни) в планетной системе, аналогичной Солнечной системе.
Мзв/МСол
Светимость
Рис. 2. Панорама поверхности Венеры в точке посадки аппарата ВЕНЕРА-13.
прямых аналогов Земли пока не найдено. По оценкам, температура на поверхности экзоплане-ты типа "суперЗемля", расположенной близко к звезде сравнительно невысокой светимости, может лежать в пределах 650—900 К. Можно высказать предположение, что при рассмотрении вопроса о зоне обитаемости многочисленной группы тел с умеренно горячими атмосферами не следует полностью исключать возможность существования жизни при относительно высоких температурах, несмотря на то, что экспериментальных данных такого рода пока нет, и, более того, на первый взгляд это кажется невозможным. Подробные исследования объектов, удаленных на десятки парсеков, при современном уровне исследовательских средств невозможны. Тем не менее, природной лабораторией для исследований такого рода могла бы быть планета Венера с ее плотной горячей (735 К) безокислительной СО2-атмосферой и высоким, 92 бар, давлением на поверхности (Кузьмин, Маров, 1974; Ксанфомали-ти, 1985; Флоренский и др., 1983; Colin, 1983; Hunten и др., 1983).
Следует напомнить, что единственными существующими данными фактических наблюдений поверхности Венеры остаются результаты миссий советской серии ВЕНЕРА, выполнявшейся в 1970-х и 1980-х годах спускаемыми аппаратами в атмосфере и на поверхности Венеры (Кузьмин, Маров, 1974; Келдыш, 1979; Авдуевский и др., 1983; Селиванов и др., 1983a, 1983б; Бокштейн и др., 1983; Маров и др., 1983; Florenskiy и др., 1983; Ксанфомалити, 1985 и другие). Пример изображения, переданного одним из аппаратов ВЕНЕРА, показан на рис. 2. Никаких других аналогичных экспериментов с тех пор проведено не было, в первую очередь, из-за их крайней технической сложности.
После получения первых панорам поверхности планеты, переданных в 1975 г. аппаратами ВЕНЕРА-9, -10 вопрос о существовании живых форм на Венере вряд ли возникал. В качестве курьеза можно напомнить, что на первой панораме, переданной аппаратом ВЕНЕРА-9, выделялся неподвижный объект, странной симметричной
формы, напоминающей сидящую птицу, размерами около 20 см. Объект привлекал внимание и комментировался как обманчивая форма камней (Ксанфомалити, 1978; Селиванов и др., 1979).
В течение 36 и 29 лет, прошедших с выполнения миссий ВЕНЕРА-9, -10 и ВЕНЕРА-13, -14 соответственно, автор неоднократно возвращался к полученным изображениям поверхности Венеры с целью выявления на них любых необычных элементов, наблюдающихся в реальных условиях Венеры. Толчком к ревизии и новым попыткам анализа прежних результатов миссий к Венере стал обширный поток новых результатов исследований экзопланет умеренной массы, среди которых должны встречаться и тела с физическими условиями, близкими к венерианским.
В основу нового анализа панорам Венеры был положен поиск необычных элементов по двум признакам. Поскольку работоспособность аппаратов сохранялась достаточно долго, было передано значительное число первичных телевизионных панорам. Опубликованные затем в печати изображения были созданы путем комбинирования наиболее удачных панорам, полученных в черно-белом и цветных вариантах. При имевшемся низком уровне помех, для получения черно-белого изображения было достаточно двух изображений, что позволяло исключить так называемые "телеметрические врезки" — информацию от других приборов спускаемого аппарата. Но кроме них существуют и другие первичные изображения, которые, в целом, охватывают значительное время работы аппарата. Таким образом, можно попытаться обнаружить: (а) какие-либо различия на последовательных изображениях (возникновение или исчезновение деталей изображения или изменение их вида) и понять, с чем такие изменения связаны (например, с ветром), и не имеют ли они отношения к гипотетической обитаемости планеты. Другой признак (б) искомых объектов — особенности их морфологии, отличающей их форму от обыкновенных деталей поверхности. Предлагаемая работа посвящена, в основном, результатам исследований изображений, переданных аппаратами ВЕНЕРА-13, -14.
Рис. 3. Аппарат ВЕНЕРА-13 при лабораторных испытаниях.
Наиболее интересны результаты ВЕНЕРЫ-13, переданные 1 марта 1982 г.
ПОЛУЧЕНИЕ И ПЕРЕДАЧА ИЗОБРАЖЕНИЙ
Экспресс-результаты выполнения миссий ВЕНЕРА-13, -14 были подробно представлены в тематических выпусках журнала "Космические исследования". 1983. Т. XXI. Вып. 2—3.
Аппарат ВЕНЕРА-13 опустился в экваториальной зоне планеты в точке 7.5° 8, 303.5° Е, к востоку от области Феба. Физические условия были следующими: температура 735 К, давление 92 бар. Газоанализаторы показывали, что атмосфера почти полностью состоит из С02 (96.5%) и N (3.5%), плотность атмосферы 65 кг/м3. Местное время было около 10 часов утра, солнечное зенитное расстояние 37°. В оценке освещенности сцены авторы значительно расходятся: от 135—450 лк (Селиванов и др., 1983а), до 3500 лк (Мошкин и др., 1983). Передача изображений началась сразу же после посадки.
Изображения поверхности Венеры были получены с использованием двух сканирующих фотометрических камер оптико-механического типа с одноканальным приемником, — фотоумножите-
лем ФЭУ-114 с мультищелочным фотокатодом (Селиванов и др., 1983а). Камеры были снабжены дисками стеклянных фильтров. Спектральные интервалы составляли 410—750 нм (без фильтра), 390—510 нм (синий), 490—610 нм (зеленый) и 590—720 нм (красный фильтр). Оптика камер была расположена на высоте 0.9 м над поверхностью. Камеры располагались по одной на противоположных сторонах посадочного модуля (рис. 3, 4). В отличие от обычных телевизионных систем, изображения, передававшиеся каждой из камер, были панорамными (горизонтальное поле около 180°), с вертикальным расположением строк и с разрешением 211 точек (пикселов) на активной части строки. Угловой размер пиксела был 11 угл. мин. Изображения состояли из 1000 строк и передавались по радиолинии ненаправленной антенной радиопередатчика спускаемого аппарата (спираль вверху на снимке рис. 3) на спутник, находившийся на эллиптической орбите. Спутник ретранслировал данные с посадочного модуля на приемные станции Земли в реальном времени.
Оси сканирующих камер были расположены под углом 50° к вертикали, что позволяло разрешить миллиметровые детали поверхности в непосредственной близости к аппарату, и около 10 м у
Рис. 4. Поле сканирующих камер (камеры установлены на противоположных сторонах аппарата).
Рис. 5. Изображение, непосредственно переданное камерой ВЕНЕРЫ-9 (а), и панорама со скорректированной геометрией горизонта (б).
Панорамы аппарата ВЕНЕРА-13
Серия У-13-1-1 Длинная Содержание панорамы Черно-белая Красный фильтр Зеленый фильтр Синий фильтр Черно-белая
Время, мин 0-13 13-26 26-38 38-51 51-64
У-13-1-2 Короткая Содержание панорамы Красный фильтр Зеленый фильтр
Время, мин 64-75 75-87
У-13-1-6 Содержание панорамы Черно-белая Красный фильтр Зеленый фильтр Синий фильтр?
Длинная Время, мин 87-100 100-113 113-126 126-139
математического горизонта (на расстоянии 3.3 км на ровной поверхности). Наклон оси камеры вносит искажения. Если преобразовать изобр
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.