Selamat siang. Saya memutuskan untuk mulai menerbitkan buku saya tentang eksplorasi Venus dalam format web. Ini adalah bagian pertama dari yang diterbitkan (bab pertama). Jika semuanya berjalan dengan baik, saya akan mencoba mengeluarkan seluruh buku. Jika di sini mereka memutuskan bahwa ini bukan format, saya siap menghapus semuanya. Pergilah!
Beberapa baris misterius
Selama abad kedua puluh, gagasan kita tentang Venus telah berubah secara dramatis. Berkat upaya bersama para ilmuwan dari banyak negara, aura ketidakjelasan pecah dari rekan terdekat kita. Kisah studi Bintang Kejora mengingatkan pada kisah detektif yang baik.
Ini memiliki plot, jalinan rahasia yang kusut, klimaks dan kesudahan. Saksi mata yang menunjuk ke arah yang salah dan fakta yang awalnya tidak ditanggapi dengan serius. Apa langkah pertama untuk memecahkan rahasia tetangga kita?
Jika Anda melihat gambaran besarnya, sejarah modern studi Venus - kisah yang memulai pemahaman tentang apa itu planet - dimulai pada April 1932, pada malam yang cerah dan cerah. Di barat daya California ada pegunungan yang indah - San Gabriel. Salah satu daya tariknya adalah Mount Wilson Alpine Astronomical Observatory. Letaknya di ketinggian sekitar 1.740 mdpl. Pada saat kejadian tersebut dijelaskan, spektograf inframerah baru dipasang pada teleskop utamanya, dan karyawan observatorium menghabiskan malam tanpa tidur, mendapatkan karakteristik spektral benda langit. Eksperimen lain, yang dilakukan oleh astronom Theodore Dunham dan Walter Adams, ditujukan untuk menemukan air di atmosfer Venus.Untuk meningkatkan akurasi, kami memutuskan untuk membatasi diri pada mempelajari pita spektral kecil di wilayah inframerah dekat.
Pada saat itu, teori spektrometri berkembang dengan baik dan berhasil diterapkan baik di Bumi maupun untuk mempelajari objek astronomi yang terang seperti Matahari. Selain itu, pada abad ke-19, dimungkinkan untuk mengidentifikasi pita serapan amonia di dekat Yupiter dan planet raksasa lainnya. Namun dalam menentukan komposisi atmosfer Venus atau Mars yang paling dekat dengan kita, dia belum bisa membantu. Sinyal dari planet lain terlalu lemah, terlalu mudah untuk membingungkannya dengan garis yang muncul di koronosfer matahari atau atmosfer bumi. Tetapi pada malam musim semi yang bersih dan cerah ini, kesuksesan akhirnya datang. Namun, di sini pun bukannya tanpa peluang, semoga berhasil. Mengetahui tentang percobaan tersebut, Kenneth Meese, kepala Laboratorium Penelitian Kodak, memberikan para peneliti satu set plat fotografi yang dibuat khusus. Satu kumpulan pelat kontras peka sangat berhasilmenampilkan sensitivitas tinggi, kontras tinggi, dan resolusi luar biasa. Tidak ada emulsi lain dari jenis ini yang memenuhi parameter ini setidaknya setengahnya. Berkat merekalah penemuan itu terjadi.
Setelah pengembangan pelat, jejak absorpsi air tidak dapat ditemukan, tetapi garis absorpsi beberapa gas tampak cukup jelas (Gbr. 21). Gas tidak diketahui. Tidak ada baris seperti itu dalam buku referensi. Tidak ada yang pernah melihatnya dalam eksperimen terestrial, tetapi gas ini dengan jelas muncul di atmosfer Venus.
Untungnya, analisis spektral tidak hanya didasarkan pada perbandingan pita yang diperoleh dengan yang telah diketahui. Ia didasarkan pada sifat-sifat dasar materi, dan bahkan dari susunan garis-garisnya, Anda dapat mengetahui banyak hal tentang molekul yang menyebabkan absorpsi. Gas tak dikenal ternyata memiliki karakteristik yang mirip dengan karbon dioksida biasa.
Muncul pertanyaan baru - mengapa garis-garis ini tidak terlihat dalam eksperimen biasa? Salah satu jawabannya adalah bahwa garis absorpsi dalam kisaran ini sangat lemah dan kurang terlihat pada konsentrasi CO2 yang biasanya digunakannya. Untuk menguji hipotesis ini, Observatorium Mount Wilson membuat tabung tertutup sepanjang 21 meter. Udara dari pipa dipompa keluar, dan karbon dioksida dipompa ke dalamnya di bawah tekanan.
Hingga 10 atmosfer, tidak ada penyerapan yang teramati dalam rentang yang diteliti. Dengan peningkatan tekanan yang lebih besar, garis yang sangat lemah dan menyebar muncul, sangat dekat dengan garis yang diamati dalam spektrum Venus. Hipotesis dikonfirmasi - penyerapan disebabkan oleh karbon dioksida. Sekarang penting untuk menentukan konsentrasinya. Perlu dicatat bahwa metode spektrometri tidak dapat secara langsung memperkirakan persentase gas di atmosfer. Relatif mudah untuk memperkirakan apa yang disebut ketebalan lapisan gas yang berkurang. Nilai bersyarat sepenuhnya ini diperkenalkan untuk menyederhanakan penghitungan. Misalkan gas tiba-tiba berhenti mengembang dan di semua titik memiliki tekanan konstan 1 atmosfer. Berapa tinggi lapisan gas yang memberikan penyerapan ini? Atau contoh seperti itu: jika kita mengambil eksperimen dengan pipa sebagai dasar, tetapi asumsikan ituJika pipa tidak dapat menahan tekanan lebih dari satu atmosfir, berapa lama pipa harus memastikan penyerapan yang ditentukan? Panjang pipa ini secara numerik akan sama dengan ketebalan lapisan gas yang dikurangi. Eksperimen dengan pipa memungkinkan untuk menentukan nilai minimum - tidak kurang dari 400 meter. Perkiraan halus yang dibuat dari spektrogram ini menunjukkan hasil yang lebih spektakuler - 3,2 km. Ini adalah nilai yang sangat besar. Sebagai perbandingan: seluruh lautan udara di Bumi sesuai dengan ketebalan yang berkurang 8,5 km, dan ketebalan karbon dioksida yang berkurang di atmosfer bumi hanya 220 cm.Eksperimen dengan pipa memungkinkan untuk menentukan nilai minimum - tidak kurang dari 400 meter. Perkiraan halus yang dibuat dari spektrogram ini menunjukkan hasil yang lebih spektakuler - 3,2 km. Ini adalah nilai yang sangat besar. Sebagai perbandingan: seluruh lautan udara di Bumi sesuai dengan ketebalan yang berkurang 8,5 km, dan ketebalan karbon dioksida yang berkurang di atmosfer bumi hanya 220 cm.Eksperimen dengan pipa memungkinkan untuk menentukan nilai minimum - tidak kurang dari 400 meter. Perkiraan halus yang dibuat dari spektrogram ini menunjukkan hasil yang lebih spektakuler - 3,2 km. Ini adalah nilai yang sangat besar. Sebagai perbandingan: seluruh lautan udara di Bumi sesuai dengan ketebalan yang berkurang 8,5 km, dan ketebalan karbon dioksida yang berkurang di atmosfer bumi hanya 220 cm.
Pada tahun 1940, astronom Rupert Wildt mengambil satu langkah lebih jauh. Dia memeriksa jendela penyerapan dan emisi CO2 dan, mengetahui koefisien refleksi Venus dari pengamatan teleskopik, dia memperoleh bahwa suhu di permukaan bisa mencapai 135 ° C. Nyatanya, dialah yang merupakan penulis teori efek rumah kaca, tetapi pada tahun-tahun itu artikelnya hampir tidak diperhatikan ... Dia mendapat kehidupan kedua pada tahun 1952, ketika Gerard Kuiper sedang mempersiapkan cetak ulang bukunya "Atmospheric of the Earth and Planets". Setelah menemukan artikel ini, dia merevisi perhitungannya lagi dan, menggunakan data yang lebih modern di Venus, menyimpulkan bahwa suhunya seharusnya sekitar 77 ° C.
Pada tahun 1956, pengamatan pertama emisi radio Venus sendiri dilakukan oleh McClough, Mayer dan Slonaker dalam jarak 3,15 cm di teleskop radio 15 meter dari Laboratorium Penelitian Kelautan AS. Hasilnya membuat kagum semua orang. Berdasarkan hasil, suhu Venus ternyata sekitar 287 ° untuk sisi bayangan planet, yang secara signifikan melebihi perhitungan dan pengukuran lainnya. Kami memutuskan untuk mengubah panjang gelombang radio sebesar 9,4 cm.
Dua pengamatan dilakukan dan indikator diperoleh - 157 ° dan 467 ° , masing-masing. Percobaan berikutnya, yang dilakukan oleh Gibson dan McIwan pada Januari 1958, pada panjang gelombang 8,6 mm menghasilkan suhu 137 ° C 160 ° C. Tetapi ketika pada bulan September 1959 Kuzmin dan Salomonovich memutuskan untuk melakukan percobaan serupa pada 22 Soviet yang baru diluncurkan. - Teleskop radio meteran, untuk 8 mm kami mendapat hasil yang terasa "lebih dingin" - 42 ° C.
Data radar datang tepat waktu. Pada akhir 1950-an, metode spektroskopi untuk mempelajari Venus mengalami krisis. Pada saat itu, beberapa lusin garis absorpsi telah dikenal di atmosfer Venus, tetapi semuanya termasuk dalam karbon dioksida. Tidak mungkin mengidentifikasi gas lain untuk waktu yang lama.
Laporan tentang penemuan gas baru di atmosfer Venus terkadang berkelebat seperti percikan api, tetapi dengan cepat terbakar. Misalnya, astronom Soviet Kozyrev pada tahun 1954, ketika mempelajari cahaya abu Venus, menerima sejumlah besar garis absorpsi baru, astronom Amerika Newkirk mengkonfirmasi datanya. Beberapa garis yang diidentifikasi Kozyrev dengan garis nitrogen yang sangat terionisasi, dan jika ini ternyata benar, itu akan menjadi penemuan pertama nitrogen di atmosfer planet lain. Kemudian mereka mencoba menjelaskan beberapa baris dengan oksigen terionisasi. Hasilnya, ternyata karbon dioksida terionisasi.
Hal yang paling tidak menyenangkan adalah tidak mungkin membuktikan secara pasti keberadaan air di atmosfer Venus. Semua pengamatan yang ditujukan untuk ini menunjukkan hasil negatif atau konsentrasi yang mungkin dihasilkan oleh jejak uap air di atmosfer bumi. Selain itu, tidak dapat dideteksi bahkan dengan metode tidak langsung. Misalnya, di bawah pengaruh radiasi ultraviolet dari Matahari, air dan karbon dioksida dapat membentuk formaldehida, tetapi formaldehida di atmosfer Venus juga tidak dapat dideteksi. Atau fakta seperti itu: kandungan karbondioksida yang tinggi menunjukkan bahwa apa yang disebut kesetimbangan Yuri terganggu di atmosfer Venus. Di bawah kondisi Bumi, karbon dioksida secara aktif terikat oleh lautan dunia, berubah menjadi batuan sedimen. Apalagi air berfungsi sebagai katalis dalam proses ini. Dan jika ada air di planet ini, maka seharusnya ada lebih sedikit karbon dan gas asam.Namun demikian, awan di atas Venus dengan teleskop yang baik dapat terlihat dengan sempurna, dan jika tidak terdiri dari air, lalu apa? Mungkin masih dari air, tetapi tidak dapat diidentifikasi secara akurat karena kelembaban di atmosfer bumi, mempengaruhi pembacaan spektograf?
Itu perlu untuk melakukan sesuatu tentang situasi ini. Katakanlah, cobalah membuat percobaan sedemikian rupa sehingga air dari atmosfer bumi tidak dapat mempengaruhi hasilnya. Pada tahun 1959, upaya yang sangat menarik dilakukan. Pada 1950-an, Pusat Penelitian Angkatan Laut AS melakukan program ekstensif untuk meluncurkan balon stratosfer berawak (Gbr. 22). Awalnya, penerbangan itu dilakukan untuk mempelajari atmosfer bumi, tetapi sekelompok ilmuwan dari Universitas Johns Hopkins mengusulkan proyek untuk mendapatkan spektrum inframerah Mars dan Venus - untuk mencari air di dalamnya. Proposal diterima dan pekerjaan dimulai. Sebuah teleskop yang dimodifikasi khusus dengan spektrograf dipasang di balon stratosfer. Panduan awal harus dilakukan oleh seseorang, kemudian teleskop yang mengarah ke planet dikendalikan oleh sistem pelacakan otomatis khusus. Upaya pertama terjadi pada tahun 1958,targetnya adalah Mars. Karena cangkang balon stratosfer yang rusak, penerbangan harus ditunda, dan kesempatan untuk mempelajari Mars tahun ini hilang. Pada tahun 1959, giliran Venus.
Pada akhir November 1959, balon stratosfer dengan pilot Ross dan pengamat Moore mencapai ketinggian 24 km. Pada ketinggian tersebut, jumlah uap air di atmosfer bumi tidak melebihi 0,1% dari nilai total. Ross dan Moore mengarahkan teleskop ke target dan mampu menangkap beberapa spektrum inframerah Venus. Tugas itu tidak mudah. Getaran nacelle terkadang begitu tajam sehingga perlu untuk berhenti bekerja sama sekali. Menurut direktur eksperimen, bahkan fakta bahwa mereka berhasil mendapatkan setidaknya beberapa hasil sangat mengagumkan. Tetapi ada hasil: ternyata mengidentifikasi beberapa jalur resapan air. Sayangnya, kisaran nilai tersebut ternyata terlalu besar sehingga menimbulkan keraguan terhadap data yang diperoleh.
Juga pada tahun 1959, peristiwa penting lainnya terjadi, berkat potongan lain yang muncul dalam mosaik Venus: apa yang disebut penutup (gerhana) oleh Venus dari salah satu bintang paling terang di langit - Regula (Alpha Leo). Gerhana seperti itu sangat jarang terjadi. Pada abad ke-20, saat itu, hanya tiga peristiwa yang tercatat. Cakupan Venus di Regulus telah dihitung sebelumnya, dan observatorium besar sedang mempersiapkannya. Sukses besar karena cuacanya bagus di banyak titik pengamatan. Seperti yang Anda ketahui, saat sebuah bintang mendekati tepi cakram planet, cahayanya mulai melemah. Dalam hal ini, redaman tidak disebabkan oleh hamburan, tetapi oleh pembiasan cahaya. Saat melewati atmosfer Venus, cahaya menyimpang dari jalur yang lurus. Mengetahui dasar-dasar fisik pembiasan, seseorang dapat dengan sangat akurat menghitung parameter atmosfer atas planet. Kebenaran,ada satu "tetapi": data ini hanya dapat memberikan koefisien tertentu (kerapatan absolut atmosfer) yang terkait dengan suhu dan berat molekul gas yang menyebabkan refraksi. Dan hanya dengan mengetahui komposisi pasti atmosfernya, Anda dapat dengan mudah menghitung suhu dan kepadatannya di ketinggian tempat pelapisan terjadi.
Nitrogen diambil sebagai gas utama di atmosfer Venus; mengambil massa molar, kami memperoleh kepadatan dan distribusi suhu di lapisan atas. Data ini dimasukkan dalam model pertama atmosfer Venus.
Kendaraan antarplanet otomatis dapat, jika digunakan dengan benar, memberikan jawaban atas banyak teka-teki. Untuk menilai pengetahuan saat ini dan menganalisis eksperimen, Dewan Riset Luar Angkasa dari Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional AS memutuskan pada 24 Juli 1960 untuk mengadakan konferensi khusus untuk membahas parameter atmosfer Mars dan Venus. Ke planet-planet inilah kendaraan terestrial pertama-tama akan dikirim. Mengingat pentingnya masalah tersebut, diputuskan pula untuk mengadakan konferensi tambahan di Pasadena pada akhir Desember 1960 - awal Februari 1961. Konferensi yang dihadiri oleh semua ilmuwan planet warna Amerika ini menarik karena menurut laporan yang disampaikan pada konferensi tersebut, gagasan tentang planet pada awal era ruang angkasa terlihat dengan jelas. Tidak ada keraguan khusus tentang Mars, yang tidak dapat dikatakan tentang Venus. Konferensi tersebut dengan jelas mengungkapkan:tidak ada teori yang konsisten yang menjelaskan struktur atmosfer Venus! Setiap ilmuwan planet mempertahankan versinya sendiri, dan tidak ada satu hipotesis pun yang bebas dari masalah internal. Di antara asumsi ilmiah, terkadang ada yang sangat menarik. Secara khusus, saya ingin menyebutkan teori Dr. Hoyle yang sangat boros. Di atasnya, Venus tertutup oleh lautan, di mana airnya berada di bawah lapisan minyak yang sangat besar.
Dan hipotesis ini juga dikembangkan dengan baik dan menjelaskan beberapa data yang tersedia dengan baik.
Pada saat itu, tiga teori struktur atmosfer Venus dapat dianggap sebagai teori utama. Semuanya dikembangkan untuk menjelaskan suhu kecerahan tinggi yang diterima oleh astronom radio. Di sini Anda perlu memahami dengan jelas apa yang sedang dibahas. Hingga saat itu, hanya ada delapan titik pada grafik emisi radio dari Venus, tergantung panjang gelombangnya. Akurasi pengukuran ini, sayangnya, rendah karena gangguan intrinsik penerima; percobaan dilakukan pada batas sensitivitas instrumen. Tetapi secara umum mereka menunjukkan bahwa emisi Venus pada frekuensi emisi radio yang berbeda juga berbeda.
Dalam kisaran milimeter, suhu relatif rendah, 50–70 derajat Celcius, tetapi dapat secara signifikan melebihi 300 ° C dalam kisaran sentimeter. Penting untuk dipahami dari mana asal radiasi ini. Untuk menjelaskan gambaran yang muncul, dua jenis hipotesis dikembangkan: bagian bawah yang panas dan bagian atas yang dingin dan, oleh karena itu, bagian atas yang panas dan bagian bawah yang dingin (Gbr. 23).
Bagian bawah yang panas berarti permukaan planet. Dan dialah, menurut teori tipe pertama, yang panas membara hingga suhu yang mengerikan; radiasi dingin datang dari lapisan atmosfer yang lebih tinggi - misalnya, dari awan. Hipotesis rumah kaca adalah representasi klasik dari tipe pertama. Carl Sagan mengerjakannya dengan sangat hati-hati. Karbondioksida dengan sendirinya, tampaknya, tidak dapat menyebabkan pemanasan seperti itu, ini keluar dari perhitungan Wildt dan Kuiper. Carl Sagan dengan hati-hati mengulangi perhitungan dan menunjukkan bahwa penyerapan karbon dioksida saja tidak dapat menjelaskan data eksperimen dengan cara apa pun. Tetapi jika Anda menambahkan sedikit saja uap air ke atmosfer Venus, segalanya berubah. Uap air adalah gas rumah kaca yang sangat baik. Dia bisa menunda radiasi dalam jangkauan infra merah, yang menyebabkan pemanasan yang kuat pada permukaan.
Hipotesis rumah kaca melukiskan dunia yang sangat membosankan. Suhu permukaan lebih dari 300 ° C, tekanan bisa mencapai beberapa atmosfer. Venus harus kering, tenang, gelap dan panas. Matahari hanya bisa dilihat sebagai piringan kemerahan. Hipotesis rumah kaca meninggalkan sedikit harapan bagi kehidupan Venus. Pada awal 1960-an, dialah yang bekerja lebih baik daripada yang lain, meskipun dia juga memiliki beberapa kekurangan.
Misalnya, fakta bahwa Venus bermasalah dengan air. Ernst Epik mengkritik hipotesis rumah kaca dan mengajukan hipotesisnya sendiri. Dia menamakannya Eolosfer, setelah Aeolus, dewa angin Yunani kuno. Faktanya adalah kurva polarimetrik awan lebih menyerupai kurva debu daripada air. Menurut hipotesis ini, awan yang diamati semua orang bukanlah awan, melainkan badai debu besar yang menyapu seluruh planet. Itu menutupi permukaan Venus dengan mantel raksasa, dan karena gesekan butiran pasir di permukaan, suhunya meningkat.
Namun, saat menghitung data tentang tekanan dan suhu di permukaan Venus, hasilnya serupa dengan hasil yang diperoleh di bawah hipotesis rumah kaca. Seperti pada hipotesis rumah kaca, ternyata suhu permukaan lebih dari 300 ° C, tekanannya sampai 4 atmosfer. Kering, tapi sangat berdebu dan berangin. Sayangnya, kedua teori ini tidak meninggalkan harapan akan adanya kehidupan di Venus.
Namun, ada juga teori "puncak panas" - teori ionosfer. Menurutnya, suhu yang lebih rendah berasal dari permukaan, dan yang lebih tinggi disebabkan oleh radiasi ionosfer planet. Dalam hal ini, Venus memang memiliki suhu yang dapat ditoleransi dengan sempurna - sekitar 27 derajat Celcius. Dan itu sangat mungkin, dan kehidupan. Dalam banyak hal, hipotesis ini didasarkan pada asumsi sebelumnya yang dibangun di atas teori asal mula planet di tata surya.
Venus tampak seperti kembaran Bumi yang keruh, dalam situasi yang berkembang di planet kita jutaan tahun yang lalu, pada periode Karbon. Iklim yang hangat dan lembab dengan kelembapan yang melimpah, langit mendung dan dunia organik yang mirip dengan akhir era Paleozoikum. Di sana, para ilmuwan yang berpikiran romantis berpikir, taman tropis tumbuh dan nenek moyang dinosaurus berjalan. Dunia yang terhilang yang menunggu profesor Challengernya. Bagaimanapun, itu adalah planet yang sama sekali tidak dikenal! Penulis dan seniman menggambarkan dunia yang menggairahkan imajinasi dalam semua warna penuhnya.
Pada tahun 1961, sebuah film fitur "The Planet of Storms" yang disutradarai oleh Pavel Klushantsev dirilis di Uni Soviet (Gbr. 24). Klushantsev adalah pembuat film dokumenter yang sangat sukses dengan pendekatan ilmiah yang cermat. Ini adalah satu-satunya film fitur berdasarkan cerita dengan judul yang sama oleh Alexander Kazantsev. Di awal film, dia dengan jujur memperingatkan penonton: “Informasi ilmiah tentang planet Venus langka dan kontradiktif. Hanya fantasi yang mampu melihat ke dunia yang belum ditemukan. Ini mungkin tidak sama dengan di film kami. Tapi kami percaya pada prestasi yang akan datang dari rakyat Soviet, yang akan melihat planet badai dengan mata kepala mereka sendiri. "
Dalam film tersebut, penonton melihat pemandangan alien, perjalanan bawah air, flora dan fauna yang agresif. Mereka melakukan perjalanan dan melarikan diri dengan para pahlawan dari gunung berapi ... Dan kemudian tidak ada orang di planet kita yang dapat dengan yakin membuktikan bahwa tidak demikian. Tiga asumsi. Tiga dunia berbeda. Tidak ada hipotesis yang dapat memuat semua data yang tersedia. Masing-masing menjelaskan dengan baik beberapa fakta dan sepenuhnya dibantah oleh orang lain. Data yang lebih rinci diperlukan untuk memahami hipotesis mana yang benar.
Ini adalah bagian dari buku saya “Venus. Planet gigih ". Juga, sekarang ada koleksi untuk buku baruku. Ini dapat didukung di sini .