211service.com
We moeten zo snel mogelijk naar Venus
JPL-Caltech
Venus speelt al lang de tweede viool na zijn rodere, kleinere en verder weg gelegen broer of zus. Gezien hoe onherbergzaam we Venus hebben leren zijn, hebben we het grootste deel van de vorige eeuw onze grootste hoop gevestigd op het vinden van tekenen van buitenaards leven op Mars.
Dat veranderde deze week allemaal.
Maandag werd bekend dat een eigenaardig gas genaamd fosfine was gespot in de wolken boven Venus. Het gas wordt geproduceerd door microben hier op aarde, en nadat de meeste bekende niet-biologische processen waren uitgesloten, heeft de ontdekking de hoop hernieuwd dat er leven op Venus is. Nu moeten we het zeker weten.
Om echt tot de kern van deze vraag te komen, moeten we naar Venus gaan, zegt Paul Byrne, een planetaire wetenschapper aan de North Carolina State University en een zelfverklaarde Venus-evangelical. In feite is het misschien tijd om te denken van niet alleen maar over wat de volgende missie naar Venus zou moeten zijn, maar hoe een heel nieuw tijdperk van Venus-verkenning eruit zou zien: een vloot van meerdere missies die Venus samen verkennen zoals we dat nu met Mars doen.
Er is tenslotte maar zoveel dat je kunt doen met instrumenten op de grond. Venus is extreem helder en veel van de grote telescopen op de grond kunnen het niet goed waarnemen, zegt Sara Seager, een MIT-astronoom en een van de medeauteurs van het nieuwe fosfineonderzoek. Deze helderheid, veroorzaakt door de intense weerkaatsing van zonlicht door de dikke wolken en benadrukt door de nabijheid van de aarde, verblindt onze instrumenten in feite om gedetailleerde observaties van de planeet te maken. Het is alsof je naar de weg probeert te kijken terwijl het grootlicht van een andere auto in jouw richting is gericht. Ruimtetelescopen doen het misschien beter, maar Seager zegt dat het nog te vroeg is om te zeggen of ze hetzelfde probleem zullen hebben.
En hoewel telescopen op aarde sporen van fosfine en andere interessante gassen kunnen detecteren, is er geen manier om echt uit te zoeken of ze door het leven of door een andere exotische chemie, zoals vulkanisme, worden geproduceerd. Terwijl Seager en haar team hebben grondig uitgesloten bekend natuurlijke oorzaken voor fosfine op Venus, zou de planeet heel goed de thuisbasis kunnen zijn van geochemie die we nooit voor mogelijk hadden gehouden. Om deze vragen te beantwoorden en natuurlijke verklaringen volledig uit te sluiten, moeten we dichterbij komen.
Dus laten we naar Venus gaan!
Dat is natuurlijk makkelijker gezegd dan gedaan. De temperaturen aan het oppervlak bereiken een verzengende 464 ° C en de druk is 89 keer hoger dan op aarde. Alleen de Sovjet-Unie is met succes op het oppervlak van Venus geland - zijn Venera 13-lander functioneerde 127 minuten voordat hij in 1982 aan de elementen bezweek. Het is niet gemakkelijk om honderden miljoenen of zelfs miljarden dollars uit te geven aan een missie die in een kwestie van uren en ons niet geven wat we nodig hebben.
Een orbiter is dus de meest verstandige start. In tegenstelling tot waarnemingen op de grond, kunnen orbiters in de atmosfeer kijken en zouden ze beter kunnen observeren hoe fosfine of andere potentiële biosignaturen in de loop van de tijd veranderen of in welke regio's ze het meest geconcentreerd zijn. Mensen hebben ervaring met dergelijke missies. De laatste grote Venus-orbiter was ESA's Venus Express, die Venus acht jaar lang bestudeerde totdat ingenieurs het contact ermee verloren, waarschijnlijk omdat de brandstof op was. Momenteel is het enige ruimtevaartuig dat Venus onderzoekt de Japanse Akatsuki-orbiter, die in 2015 arriveerde om het klimaat en het weer van de planeet te bestuderen. Het doet goede wetenschap, maar het heeft geen instrumenten die de atmosferische chemie echt kunnen onderzoeken en naar tekenen van organisch leven kunnen zoeken.
Een orbiter biedt ook de mogelijkheid om meer gedurfde projecten uit te voeren en direct de wolken in te gaan. EEN voorbeeld retourmissie mogelijk zou zijn, waarbij een ruimtevaartuig de atmosfeer in vliegt en wat gas opflessen om terug naar de aarde te brengen voor laboratoriumanalyse. Byrne merkt op dat er in de loop der jaren veel voorstellen zijn gedaan om iets in de atmosfeer zelf te laten vallen om te zoeken naar meer biosignaturen of zelfs organisch materiaal. Om zo'n platform zo lang mogelijk in de lucht te houden (mogelijk weken of maanden per keer), hebben ingenieurs voorgesteld de afdaling te vertragen met behulp van ballonnen of rotors.
Moeilijke keuzes
Leven op een andere planeet proberen te vinden, is echter niet zomaar een wandeling van punt A naar punt B. Geen enkele missie naar Venus zal in staat zijn om al het werk te doen dat nodig is om de vraag te beantwoorden. NASA heeft al twee toekomstige Venus-missies in de maak. DAVINCI+ is een sonde die tijdens een afdaling van 63 minuten rechtstreeks in de atmosfeer van Venus zou duiken en de chemische samenstelling ervan zou bestuderen met behulp van meerdere spectrometers. VERITAS is een orbiter die een combinatie van radar en nabij-infraroodspectroscopie zou gebruiken om voorbij de dikke wolken van de planeet te kijken en ons te helpen de oppervlaktegeologie en topografie te begrijpen. Eerder onderzoek suggereert dat de planeet mogelijk actief vulkanisme heeft en ooit de thuisbasis was van ondiepe oceanen, maar het onvermogen om het oppervlak optisch in kaart te brengen, heeft het tot nu toe onmogelijk gemaakt om deze theorieën te verifiëren.
Elke missie zou interessante nieuwe aanwijzingen kunnen opleveren die ons dichter bij het bepalen of er leven is, maar geen van beide zou die vraag alleen kunnen beantwoorden. Als het bijvoorbeeld om fosfine gaat, heeft DAVINCI+ misschien het geluk om te bepalen in welke delen van de atmosfeer dit gas is geconcentreerd. Maar als het aan het oppervlak wordt geproduceerd, heeft de sonde niet per se de tools om de locatie te identificeren . VERITAS zou de plaats van vreemde geochemie kunnen vinden, maar zonder de fosfine rechtstreeks in de wolken te bemonsteren, zou er niet genoeg bewijs zijn om de twee mysteries met elkaar te verbinden.
Groot denken
Byrne is optimistisch over het willen zien van een uitgebreid verkenningsprogramma voor Venus, vergelijkbaar met wat we al voor Mars hebben gezien. Op die planeet zijn er orbiters die het landschap in beeld brengen, atmosferische ontsnapping en chemie meten, en het weer inspecteren. Er zijn rovers belast met het begrijpen van organische stoffen op de grond en op zoek naar tekenen van leven. Er zijn landers die naar de interne geologie kijken en de seismische activiteit van de planeet meten.
Stel je een soortgelijk programma voor op Venus, met meerdere missies tegelijkertijd. Onder een dergelijk programma zouden zowel VERITAS als DAVINCI+ samenwerken met andere missies om biosignaturen zoals fosfine te isoleren en echt te zien of ze een bewijs zijn van bestaand leven of niet. Ik zou het vreselijk vinden om de een boven de ander te moeten kiezen, zegt Byrne. Maar zelfs als we beide zouden hebben, zou ik nog steeds pleiten voor meer missies.
Deze twee missies ( plus twee anderen ) zijn in de running om in april groen licht te krijgen van NASA. Lanceervensters naar Venus (wanneer de planeet het dichtst bij de aarde is) komen ongeveer elke 19 maanden. Als een van beide wordt geselecteerd, zou deze op zijn vroegst pas in 2026 worden gelanceerd en zou het minstens een paar maanden duren om de reis te maken.
Andere missies zouden zeker kunnen gebeuren - en eerder. De Indiase ruimtevaartorganisatie debatteert over de lancering in 2023 van een Venus-orbiter genaamd Shukrayaan-1 om atmosferische chemie te bestuderen. Het in Nieuw-Zeeland gevestigde Rocket Lab wil al in 2023 een kleine satelliet genaamd Photon lanceren voor een vlucht langs Venus. een kleine sonde inzetten in de atmosfeer van Venus om gegevens te verzamelen, hoewel het waarschijnlijk slechts één instrument zou dragen, waardoor de reikwijdte van elk resulterend onderzoek zou worden beperkt. Byrne wijst erop dat het misschien de moeite waard is om te kijken naar het bouwen van een programma uit meerdere goedkopere missies zoals Photon in plaats van een paar zeer dure zoals DAVINCI+ en VERITAS. Seager zegt dat haar onmiddellijke plannen zijn om een missieconceptstudie te leiden voor een flexibele, goedkope missie, in samenwerking met: Doorbraakinitiatieven (geholpen door de Israëlisch-Russische miljardair Yuri Milner).
En hoewel missies naar de oppervlakte moeilijk zijn uit te voeren, is er altijd een gestage stroom van voorstellen geweest voor het verbeteren van de techniek van ruimtevaartuigen om eventuele landers langer mee te laten gaan. Een van NASA-wetenschappers, genaamd Long-Live In-situ Solar System Exploration, roept op tot het bouwen van elektronica en hardware die de straffende omgeving van Venus tot 60 dagen kan weerstaan. Dat type lander zou echter waarschijnlijk pas in het volgende decennium klaar zijn.
Zelfs als we geen tekenen van leven op Venus vinden, is dat ook interessant: het zal betekenen dat Venus en de aarde twee planeten waren die op dezelfde manier begonnen en eindigden met een radicaal ander lot. Dat roept nog steeds diepgaande vragen op die beantwoord moeten worden, zegt Byrne. Maar om ze te beantwoorden, hebben we een programma nodig om de planeet te bestuderen.