Астрономия и Космонавтика Коллектив авторов - Современные достижения космонавтики (сборник статей)

Почему так получилось? Это одна из главных загадок. Существуют две основные гипотезы. Первая предполагает, что Венера сразу образовалась «безводной» из-за того, что в этой части первичного протопланетного облака из-за большей близости к Солнцу (и более высокой температуры) не было ледяных частиц. Вторая гипотеза утверждает, что венерианская литосфера выделила такое же количество воды, как и Земля, но почти все молекулы воды разрушились ультрафиолетовым излучением Солнца и превратились в водород и кислород. Затем водород ушел в межпланетное пространство, а кислород вступил в реакцию с другими газами.

Выбор между этими гипотезами — дело будущего. Один из возможных способов выбора состоит в определении относительного содержания дейтерия и водорода в венерианском водяном паре и некоторых других водородсодержащих газах, которые в небольших количествах присутствуют в атмосфере Венеры. Важное значение имеет исследование плотности дейтерия и водорода в верхней атмосфере, которое проводилось, станцией «Венера-8». Атомы дейтерия тяжелее, поэтому они, покидают атмосферу планеты менее активно, чем атомы водорода, и если справедлива вторая гипотеза, дейтерий должен был накапливаться в атмосфере.

Конечно, при таких суровых климатических условиях жизнь иа Венере существовать не может. Представляется очень вероятным, что отсутствие воды, большое количество свободного углекислого газа в атмосфере, высокая температура и отсутствие биосферы — явления взаимно обусловленные, причем недостаток воды является главным фактором, определившим все остальное. Без воды не могла образоваться биосфера и не могли идти эффективно процессы связывания углекислого газа. Он накапливался, образовалась атмосферная шуба, увеличивающая температуру, и атмосфера постепенно приобретала свои современные характеристики. Не исключено, что с Землей, если ее обезводить в такой же степени, как Венеру, произошло бы то же самое.

Мы рассказали только об одной из проблем исследования Венеры, волнующих ученых, — о проблеме эволюции ее атмосферы. Это не единственная загадка. Еще не полностью понят физический механизм разогрева поверхности Венеры, хотя, ясно, что он связан с большой непрозрачностью ее атмосферы в инфракрасной области спектра. Не решен вопрос о составе и строении облачного слоя планеты и его роли в разогреве атмосферы. Однако можно быть уверенным, что ответы на все эти вопросы мы получим достаточно скоро.

Хотелось бы подчеркнуть, что проблема эволюции планетных атмосфер отнюдь не является отвлеченной. Даже небольшое изменение состава атмосферы и климата на Земле весьма опасно, и поэтому очень важно понять, как формируется состав планетной атмосферы, какими эволюционными факторами определяется климат. Детальное изучение других планет Солнечной системы может дать ключ к решению этой важнейшей для всего человечества проблемы.

Открытие планеты Плутон с помощью математического расчета стало хрестоматийным примером научного предвидения. Однако методы и инструменты, которыми обладает ученый сегодня, позволяют решать более трудоемкие и сложные задачи.

Лишь в самое последнее время благодаря работам радиоастрономов и полетам автоматических станций удалось получить некоторые сведения о свойствах атмосферы Венеры и вращении планеты. Однако экспериментальными данными о ветрах, дующих там, мы до сих пор не располагали. Между тем накопленный материал уже позволил поставить задачу о теоретическом расчете системы ветров и распределения температуры, т. е. общей циркуляции атмосферы этой планеты. Расчеты «погоды» Венеры были выполнены в 1969–1972 годах в Институте океанологии Академии наук СССР.

Поясним, что представлял собой наш численный эксперимент. Сначала было принято, что ветры в атмосфере Венеры полностью отсутствуют, температура на поверхности всюду одна и та же, а по высоте падает по так называемому адиабатическому закону (что соответствует полному перемешиванию). Затем «включался» солнечный источник тепла и рассчитывались изменения состояния атмосферы с течением времени. Таким образом, численный эксперимент воспроизводил воображаемое поведение атмосферы, каким оно получилось бы, если, выровняв температуру и «остановив» циркуляцию, мы дали бы ей возможность снова начать развиваться. Были все основания ожидать, что после более или менее длительного периода приспособления модель атмосферы придет к режиму динамического равновесия с внешними условиями.