สล็อตแตกง่ายวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์: หินก้อนที่สองจากดวงอาทิตย์

Andrew P. Ingersoll เพลิดเพลินกับการศึกษาการค้นพบ

ทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับดาวศุกร์ที่ร้อนและเป็นพิษ

การสำรวจทางวิทยาศาสตร์ของดาวศุกร์

เฟรดริก ดับเบิลยู เทย์เลอร์

สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์: 2014. 9781107023482 | ไอ: 978-1-1070-2348-2

ดาวศุกร์อยู่ใกล้โลกสล็อตแตกง่ายมากที่สุดในบรรดาดาวเคราะห์ทั้งมวล ทั้งระยะทาง ขนาด มวล และองค์ประกอบ แต่เป็นสถานที่ที่เลวร้าย โดยมีเมฆทึบแสงของกรดซัลฟิวริก บดอัดความดันบรรยากาศและอุณหภูมิพื้นผิวที่สูงพอที่จะละลายตะกั่ว ไม่ได้ถ่ายรูปสวยและพองเกินไปสำหรับรถแลนด์โรเวอร์และแลนเดอร์ทั่วไป Venus ได้ผ่านพ้นไปแล้วโดยภารกิจอันยิ่งใหญ่ อย่างไรก็ตาม การสำรวจดาวศุกร์และการตีความข้อมูลที่ได้มีส่วนแบ่งในช่วงเวลาที่น่าตื่นเต้นพอสมควร นี่คือประวัติศาสตร์ที่นักฟิสิกส์ Fredric Taylor กล่าวถึงในไพรเมอร์ที่ให้ข้อมูลของเขา นั่นคือ The Scientific Exploration of Venus

คำใบ้แรกว่าดาวศุกร์ไม่เหมือนโลกเกิดขึ้นในปี 1950 กล้องโทรทรรศน์วิทยุจากพื้นโลก มองดูผ่านเมฆของดาวเคราะห์ รายงานอุณหภูมิมากกว่า 300 °C (ปัจจุบันการประมาณการค่อนข้างสูงขึ้น) แต่นั่นคืออุณหภูมิของชั้นบรรยากาศรอบนอกของดาวศุกร์ — ชั้นบรรยากาศ — หรือพื้นผิวของมัน?

ดาวศุกร์ที่เห็นในภาพเรดาร์ประกอบคือดาวศุกร์ที่อยู่ใกล้เคียงที่สุดของโลก เครดิต: NASA/JPL/USGS

นักดาราศาสตร์ Carl Sagan ซึ่งวิทยานิพนธ์ระดับปริญญาเอกได้แสดงให้เห็นว่าปรากฏการณ์เรือนกระจกสามารถอธิบายอุณหภูมิพื้นผิวที่สูงบนดาวศุกร์ได้อย่างไร ได้เริ่มทดสอบทฤษฎีของเขา เขากล่อม NASA ที่จัดตั้งขึ้นใหม่เพื่อสร้างยานอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ดวงแรกและติดตั้งเครื่องมือที่เหมาะสม นั่นคือเครื่องวัดคลื่นไมโครเวฟ ยานอวกาศที่เหมือนกันคือ มาริเนอร์ 1 และ 2 ถูกสร้างและปล่อยในปี 2505 มาริเนอร์ 1 ล้มเหลว แต่มาริเนอร์ 2 เดินทางไปถึงดาวศุกร์เป็นเวลา 3 เดือน และทำการวัดที่สำคัญ แสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิสูงสุดเมื่อเครื่องวัดคลื่นวิทยุมองตรงลงไปที่ดาวศุกร์ พื้นผิวและอย่างน้อยที่สุดเมื่อมองผ่านชั้นบรรยากาศรอบนอกในแนวนอน

เทย์เลอร์ยังบอกเล่าเรื่องราว

ของการแข่งขันระหว่างสหรัฐฯ-โซเวียตเพื่อสำรวจดาวศุกร์ เมื่อเทียบกับสงครามเย็น มันเกือบจะเป็นมิตร และอาจช่วยให้ความตึงเครียดระหว่างมหาอำนาจทั้งสองคลี่คลายลงอย่างช้าๆ นักวิทยาศาสตร์อ่านเอกสารของกันและกันและเริ่มไปต่างประเทศของกันและกัน ความเคารพซึ่งกันและกันเริ่มปรากฏ แต่ก็ไม่ใช่กระบวนการที่ราบรื่น ในปี 1967 ยานอวกาศ Venera 4 ของโซเวียตได้โดดร่มขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์ มันวัดความดัน 2,000 กิโลปาสกาลและอุณหภูมิ 275 °C ก่อนที่มันจะหยุดส่ง นักวิทยาศาสตร์โซเวียตยืนกรานว่ายานสำรวจได้ไปถึงพื้นผิวโลกแล้ว แม้ว่าจะมีหลักฐานว่าอุณหภูมิและความดันที่นั้นจะสูงขึ้นก็ตาม ฉันเพิ่งสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอกในตอนนั้น ฉันจำได้ว่าถูกกดดันจากการยืนกรานของพวกเขา โดยคิดว่าบางทีพวกเขาอาจไม่ได้รับอนุญาตให้ยอมรับความล้มเหลว

แต่โซเวียตยังคงมีอยู่ และในปี 1969 Venera 5 และ 6 ได้ทำการลงจอดที่ประสบความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์เป็นครั้งแรกบนพื้นผิวดาวศุกร์ เมื่อลงไปแล้ว พวกเขาวัดอุณหภูมิ ความดัน และองค์ประกอบ โดยมีชีวิตอยู่ได้เป็นเวลาหนึ่งชั่วโมงก่อนที่จะยอมจำนนต่อความร้อนที่แผดเผา ตอนนี้เห็นได้ชัดว่าพื้นผิวนั้นร้อนมาก 450 °C และความดัน 9,000 กิโลปาสกาล – 90 เท่าของชั้นบรรยากาศโลก ในปีพ.ศ. 2518 Venera 9 และ 10 ได้ถ่ายภาพพื้นผิว โดยเผยให้เห็นแผ่นหินที่แบนและแตกร้าวซึ่งสามารถแข็งตัวได้เพียงลาวาเท่านั้น ภาพถูกถ่ายโดยกล้องโทรทัศน์ในแสงธรรมชาติ ซึ่งบ่งชี้ว่าประมาณ 2% ของแสงแดดที่ตกกระทบได้ผ่านชั้นบรรยากาศขนาดใหญ่ลงสู่พื้น “เหมือนกับมอสโกในวันที่มีเมฆมาก” นักวิทยาศาสตร์โซเวียตคนหนึ่งกล่าวในการประชุมที่ฉันเข้าร่วม

เทย์เลอร์ยังทบทวนที่มา วิวัฒนาการ และองค์ประกอบของวัตถุดาวเคราะห์ และความลึกลับที่เหลืออยู่ของดาวศุกร์ อะไรที่ทำให้โลกมีภาวะเรือนกระจกที่ไม่ธรรมดา? ถ้าดาวศุกร์เคยมีมหาสมุทร ตอนนี้น้ำอยู่ที่ไหน? ทำไมลมที่อยู่บนยอดเมฆจึงพัดเร็วกว่าบนพื้นดิน 50 เท่า ที่ความเร็วมากกว่าสองเท่าของกระแสน้ำของโลก? และเหตุใดดาวศุกร์จึงมีบรรยากาศของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่มีมวลมากกว่าบรรยากาศไนโตรเจนและออกซิเจนของโลกเกือบ 100 เท่า สำหรับพื้นผิวและภายในของดาวศุกร์ คำถามสำคัญคือ: ดาวเคราะห์หลั่งความร้อนภายในได้อย่างไร ในเมื่อไม่มีสัญญาณของการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลก ภูเขาไฟเพียงพอหรือไม่? ภูเขาไฟยังคุกรุ่นอยู่หรือไม่ และก๊าซชนิดใดที่ปล่อยขึ้นสู่ผิวน้ำ? ภูเขาไฟกำลังเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศของดาวศุกร์หรือไม่?

เพื่อตอบคำถามเหล่านี้ หน่วยงานอวกาศกำลังศึกษาเครื่องบินและยานสำรวจที่เหมาะสมกับดาวศุกร์ การทำงานบนพื้นผิวโลกนั้นยากแต่ก็ใช่ว่าจะเป็นไปไม่ได้: เครื่องมือต้องทำงานที่อุณหภูมิสูงหรือต้องแช่เย็น

หนังสือเล่มนี้สร้างภาพพื้นผิวที่น่าสนใจมากมายที่ถ่ายโดยเรดาร์บนยานอวกาศมาเจลลันของนาซ่า บทที่เกี่ยวกับเมฆซึ่งมีความเข้มข้นอยู่ที่ระดับความสูง 50–65 กิโลเมตร (โลกอยู่ที่ 0–15 กิโลเมตร) เผยให้เห็นมากเกี่ยวกับอุตุนิยมวิทยาของดาวเคราะห์ แม้ว่าลมจะแรงกว่า แต่การหมุนเวียนของชั้นบรรยากาศก็ราบรื่นกว่าของโลก โดยคลื่นและกระแสน้ำวนถูกรบกวนน้อยกว่า โดยมีลมพัดจากทิศตะวันออกไปตะวันตกมากกว่า อีกทั้งบรรยากาศที่กว้างใหญ่สล็อตแตกง่าย