De zaak om naar Venus te gaan

David Grinspoon zag eruit alsof er iemand was overleden. Het was januari 2017 en de astrobioloog had net slecht nieuws ontvangen.

gerelateerde inhoud

• Om exotische exoplaneten te begrijpen, moeten we in onze eigen achtertuin beginnen
• Wanneer mensen andere planeten gaan koloniseren, wie moet dan de leiding hebben?
• Wetenschappers spotten zeven aardse planeten in een baan om een ​​nabijgelegen ster

NASA had onlangs de resultaten bekendgemaakt van zijn Discovery Program-competitie, die zou beslissen waar het agentschap zijn volgende buitenste ruimtesonde naartoe zou sturen. De opties: twee asteroïde-missies of twee afzonderlijke Venus-orbiters (een andere optie betrof een infraroodruimtetelescoop). Grinspoon had Venus het grootste deel van zijn 30-jarige carrière onderzocht. Maar NASA was tot zijn ergernis met de asteroïden meegegaan.

"Mensen praten over het vinden van Earth 2.0, " vertelde Grinspoon me tijdens de winterbijeenkomst van de American Astronomical Society, frustratie duidelijk in zijn stem. "We hebben Earth 2.0 daar zitten en negeren het."

In de afgelopen 65 jaar heeft NASA negen orbiters en acht landers of rovers naar Mars gestuurd, wat een golf van publieke fascinatie voor de Rode Planeet teweegbracht. In dezelfde periode heeft het agentschap slechts drie orbiters naar Venus gestuurd, de planeet waarvan de grootte en massa zo dicht bij die van ons liggen dat deze vaak wordt aangeduid als 'de tweeling van de aarde'. Dat is jammer, zegt Grinspoon, omdat Venus het potentieel heeft om ons veel meer te vertellen over zowel onze eigen planeet als aarde-achtige werelden rond andere zonnen.

Vandaag is Venus een smeulende doodsval, met een dikke atmosfeer die warmte vasthoudt in een extreme versie van het aardse opwarmingseffect van de aarde. Maar ooit waren hier vloeibare oceanen en misschien was het de eerste bewoonbare planeet van het zonnestelsel. Inzicht in wat de Venus-spiraal onbeheerst maakte, zou wetenschappers kunnen helpen begrijpen hoe meer levensvriendelijke planeten gastvrij kunnen blijven, en een hint geven over wat de aarde zou kunnen tegenkomen als onze eigen atmosfeer te ver uit de koers raakt.

"Het is ongelooflijk wetenschappelijk dwingend om een ​​planeet te begrijpen die zich in wezen in hetzelfde deel van het zonnestelsel bevindt, even groot als de aarde, dezelfde massa aarde - en toch zo anders is", zegt planetaire geoloog David Senske, onderzoekswetenschapper bij NASA Jet Propulsion Laboratory in Californië die met Grinspoon heeft gewerkt. Senske kijkt ook al uit naar de volgende potentiële Venus-missie.

Maar na de meest recente nederlaag is Grinspoon niet zo zeker. "Uiteindelijk zal het gebeuren, maar ik houd mijn adem niet in", zegt hij. "Net als Charlie Brown ben ik vele keren hard op dat voetbal gaan trappen en belandde ik op de grond, kijkend naar de lucht, me afvragend wat er is gebeurd."

Een harde noot om te kraken

Als het gaat om bewoonbare werelden, hebben astronomen de neiging zich te concentreren op wat bekend staat als de Goldilocks-zone, of zone van bewoonbaarheid: die smalle band van ruimte waarin een planeet niet te heet of te koud is voor vloeibaar water op het oppervlak. Dat is de reden waarom exoplaneten rond hun sterren op precies de juiste afstand - zoals drie van de zeven planeten in het nieuw ontdekte TRAPPIST-1-systeem - de neiging hebben om veel aandacht te trekken. We hopen dat iemand de juiste pap zal zijn die het leven kan ondersteunen.

De aardse omstandigheden worden natuurlijk beschouwd als het ideaal voor het herbergen van leven. Maar als de aarde het ideaal is, komt Venus redelijk overeen. Met een diameter van 7.500 mijl is de Morning Star slechts iets kleiner dan de aarde en een beetje minder massief. En ondanks het huidige droge klimaat, suggereren observaties van NASA's Pioneer-missie dat de planeet ooit een vloeibare oceaan had, en modellen waaraan Grinspoon werkte, suggereren dat de oceaan misschien miljarden jaren heeft geduurd, waardoor het leven voldoende tijd heeft om te evolueren.

Op een gegeven moment nam de atmosfeer van de planeet het echter over. Een overvloed aan koolstofdioxide veroorzaakte een extreem broeikaseffect, wat resulteerde in de vernietiging van de meest bewoonbare gebieden van de planeet. Tegenwoordig bereiken temperaturen aan de oppervlakte een brandende 470 graden Celsius, en de druk van het verpletterende oppervlak is vergelijkbaar met wat je meer dan een halve mijl onder de oceanen van de aarde zou vinden. De dichte wolken zwavelzuur dienen alleen om de planeet intimiderend te maken.

Dat kan helpen verklaren waarom NASA aarzelend is gebleven om te investeren in het verkennen van de planeet, en liever haar aandacht richt op de minder bedreigende Mars of andere delen van het zonnestelsel. Als het gaat om het begrijpen hoe de planeet zo helse werd, "Venus is een moeilijke noot om te kraken, " zegt Senske.

Volgens Jim Green, directeur van de planetaire wetenschapsafdeling van NASA, is een deel van de reden dat het bureau Venus de afgelopen jaren heeft afgeschuwd, te wijten aan de rijkdom aan potentiële doelen die beschikbaar zijn om te verkennen. "We hebben zo'n schaamte van rijkdom in dit zonnestelsel, " zegt Green. Zoals altijd is financiering een ander probleem: "We hebben zoveel dingen die we willen doen dat we het gewoon niet allemaal kunnen."

Toch staat Green erop dat het ruimteagentschap de tweeling van de Aarde niet permanent heeft verlaten. "We zijn serieus over Venus - we zijn altijd serieus geweest over Venus, " zegt hij. Hij wijst erop dat NASA ook een korte pauze nam van Mars, voordat hij de nieuwste Curiosity-missie en -banen inging. Natuurlijk duurde de pauze van de Rode Planeet minder dan een decennium - terwijl de laatste Venus-missie van NASA, Magellan, eindigde in 1994.

Venus is misschien niet rijp voor het leven van vandaag, maar het kan wetenschappers helpen uit te zoeken waar ze naar moeten zoeken als ze potentieel bewoonbare werelden buiten het zonnestelsel onderzoeken. Door te begrijpen hoeveel van de neerwaartse spiraal van de planeet verband houdt met zijn locatie en hoeveel afhankelijk is van andere kenmerken, kunnen wetenschappers erachter komen welke van de rotsachtige werelden ter grootte van de aarde rond andere sterren bewoonbaar kunnen zijn - en die misschien een andere Venus wordt.

"Als we willen weten hoe we de bewoonbaarheid aan de binnenrand van de bewoonbare zone kunnen verliezen, is er geen betere plek om te kijken dan Venus, " zegt Grinspoon.

Exoplanet-wetenschappers beginnen pas net te leren over de bewolkte atmosferen van verre werelden, met een sterke focus op de meer massieve gasreuzen. In het afgelopen decennium hebben ze de Hubble-ruimtetelescoop in de richting van exoatmosferen gebracht en NASA's aankomende James Webb-telescoop zou de wolken nog verder moeten scheiden wanneer deze in 2018 wordt gelanceerd. Omdat ons vermogen om exoplanet-atmosferen te onderzoeken, kan verbeteren, kunnen de wolken van Venus helpen wij ontcijferen andere rotsachtige exoplaneten.

“Het komt echt neer op de atmosferische karakterisering van deze werelden om te weten hoe het is. Dat wordt de sleutel in de toekomst, ”zegt Hannah Wakeford, een exoplanet-wetenschapper bij het Goddard Space Flight Center van NASA die de atmosferen van werelden buiten het zonnestelsel onderzoekt. "Inzicht in de kritische verschillen tussen onze twee planeten is echt een belangrijk ding dat we moeten doen."

Is Venus stijgend?

Hoewel NASA al bijna 30 jaar geen missie naar Venus heeft gestuurd, heeft het bureau de planeet in de gaten gehouden. Galileo en Cassini vlogen beiden voorbij op weg naar de buitenplaneten en MESSENGER gluurde een kijkje op weg naar Mercurius.

In feite kunnen de Verenigde Staten helpen bij de volgende Russische missie naar Venus. Later deze week zal een team van door NASA gesponsorde wetenschappers het Space Research Institute van de Russische Academie van Wetenschappen ontmoeten om verder te werken aan de voorgestelde Venera-D-missie naar de tweeling op aarde, volgens een recent persbericht. Eerder dit jaar identificeerde het Joint Science Definition Team van de landen hun gedeelde wetenschappelijke doelstellingen voor de planeet, die ze schetsten in een rapport dat afgelopen vrijdag werd vrijgegeven.

De door Rusland geleide missie, wiens volledige naam Venera-Dolgozhivuschaya is (wat 'duurzaam' betekent), is van plan een lander aan de oppervlakte te laten vallen en tegelijkertijd een orbiter in te zetten om zijn eigen studies te maken. De wetenschappelijke doelstellingen van de missie zouden zich volgens een januari-rapport richten op belangrijke vragen over de atmosfeer en hoe deze samenwerkt met het oppervlak. Senske, co-voorzitter van het team, zegt dat de lander op Russische landers uit het verleden zou lijken en enkele uren aan de oppervlakte zou overleven - een prestatie op zich.

"De belangrijkste vraag voor Venus gaat over de mechanismen die hem zo anders maakten dan de aarde", zegt een Russisch teamlid en planetair wetenschapper Mikhail Gerasimov per e-mail. "Er is een wereldwijde praktische interesse voor de evolutietrend van de aarde." Met andere woorden, het bestuderen van Venus zou wetenschappers kunnen helpen te bepalen of de aarde ooit op de klimaatweg zou kunnen eindigen zonder terugkeer.

Die wereldwijde zorg heeft Rusland en de VS samengebracht tijdens een voorgestelde Venus-missie, ondanks het veranderende politieke klimaat in de afgelopen jaren. Hoewel de missie niet is bevestigd en pas na 2025 van start zou gaan, leek Green niet ongerust over de bezorgdheid dat de Amerikaanse politiek de levensvatbaarheid zou kunnen beïnvloeden. "In zekere zin is wetenschap dat ene bevredigende ding dat doorgaat, ongeacht wat de politiek is", zegt hij, wijzend op hoe wetenschappers uit beide landen door de Koude Oorlog bleven samenwerken. Hij benadrukte ook de "prachtige relatie" van NASA met zijn Russische tegenhanger als het gaat om het internationale ruimtestation.

"Wat onze ruimtestaten hebben gedaan, samenwerken en samenwerken, verdient echt een Nobelprijs voor de vrede", zegt hij.

Als het vooruit gaat, zou Venera-D kunnen helpen Venus terug naar de voorhoede van de planetaire wetenschap te trekken, omdat de missie probeert vragen te beantwoorden over de evolutie van de aarde en andere bewoonbare planeten in het universum. Zoals Grinspoon opmerkt, "is er een verschil tussen aardformaat en aardachtig." Door aan te geven wat dat verschil is, kunnen we achterhalen welke van de werelden die in de buurt van sterren cirkelen echt bewoonbaar zijn.

Na deel uit te maken van een half dozijn mislukte Venus-missievoorstellen gedurende zijn carrière, is Grinspoon nog steeds voorzichtig dat het huidige missievoorstel vruchten zal afwerpen. Maar anderen blijven hoopvol. "Venus 'tijd komt eraan, " zegt Senske. "Blijf kijken. Ik denk dat Venus hier opkomt. '