A Vénusz – talán a legtitokzatosabb az összes bolygó közül – az úgynevezett „lakhatósági zóna” belső szélén kering; és szigorúan őrzi titkait. A hajnali és az alkonyi égbolton fényes ragyogásával évszázadok óta magára vonja az emberek figyelmét. Azért ilyen fényes, mert nagyjából hasonló méretű, mint a Föld, nincs is messze tőlünk, és felhői a rájuk eső fény háromnegyedét visszaverik. Ez egyben csalódást keltő és bosszantó tulajdonsága a Vénusznak, mert még nagy távcsövön keresztül nézve is jellegtelen; soha nem látjuk a felszínét, ezért az 1950-es évekig a tudósok csak találgathatták, mi lehet a felhőtakaró alatt.
A XIX. század végén és a XX. század elején sokan azt hitték, hogy a felhők alatt, a Vénuszon a Föld ikertestvére rejtőzik; és még ha nem is komplex, értelmes életnek ad otthont, minden bizonnyal legalább az alapvető életformák akkor is előfordulnak a felszínén.
Az átláthatatlan, zárt felhőtakaróval szembesülve kollektív képzeletünk a felhők alatti, élő, lélegző világ képét táplálta, vagyis a felhőtakaró a XX. század első felének embere szemében azt a meggyőződést látszott alátámasztani, hogy a legkevésbé sem vagyunk egyedül a Naprendszerben.
„Nem találok okot… amiért tagadhatnám, hogy olyan teremtmények lakhelyének tekinthetjük, amelyek éppoly fejlettek, mint a Földön létező bármely lény.” – Richard Proctor, angol csillagász, 1870
A Nobel-díjas kémikus, Svante Arrhenius volt az egyik legismertebb tudós, aki a Vénusz felhői alatt rejtőző élet mítoszát támogatta. Kora sok tudósához hasonlóan Arrhenius is hagyta, hogy kíváncsiságának engedve, elkalandozzék a tudomány számos különféle területére, ideértve a csillagászatot is, ezen belül részletes hipotézist dolgozott ki a vénuszi környezetről. Feltételezve, hogy a Vénusz felhői vízből állnak, A csillagok sorsa című könyvében azt írta, hogy „a Vénusz felszínének nagyon nagy részét minden bizonnyal mocsarak borítják”, és olyan környezetet teremtenek, amely nem különbözik a Föld trópusi esőerdőitől.
Ezt a képet továbbfejlesztve felvetette, hogy az egész bolygót beburkoló, zárt felhőtakaró alatt homogén fizikai viszonyok uralkodhatnak, szöges ellentétben a Föld különböző területeinek szélsőséges időjárásával. Arrhenius elképzelése szerint ez az egész bolygóra kiterjedő, stabil, egyenletes éghajlatú környezet azt jelentené, hogy a Vénuszon az életnek nem kell szembenéznie a változó földi környezetek okozta evolúciós nyomással, ami a Földön a természetes szelekció hajtóereje, és így a Vénusz élővilága evolúciós zsákutcába jutva megrekedhetett a karbon kori földi élővilág szintjén. Az őskori mocsarakkal és fenyőerdőkkel benépesített világot leírva Arrhenius tökéletes képet adott a kor tudományos-fantasztikus írói számára, hogy képzeletüket szabadon engedve megalkossák a felhők alatt rejtőző különös életformák gazdag állatkertjét.
Svante Arrhenius, Nobel-díjas kémikus
„A Vénuszon mindenről csepeg a nedvesség… A felszín nagyon nagy részét… kétségtelenül olyan kiterjedt mocsarak borítják, mint amilyenek a Földön azok lehettek, amelyekben a szénlelőhelyek képződtek… A mindenütt folyamatosan egyenletes éghajlati viszonyok következtében hiányzik az alkalmazkodás kényszere a változó külső feltételekhez. Ennélfogva csak olyan alacsonyabb rendű életformák lehetnek jelen, amelyek kétségtelenül többségében a növények országába tartoznak; és a szervezetek majdnem teljesen azonosak az egész bolygón.”
Manapság Arrhenius nevét elsősorban a Föld éghajlatára vonatkozóan végzett munkájával kapcsolatban ismerjük, míg a Vénusz buja élővilágát érintő fantáziadús képei lassanként a feledés homályába merültek. Ő volt az első tudós, aki 1896-ban a kémia alapelveit alkalmazva kimutatta, milyen hatással lehet a légkör, főként annak szén-dioxid-tartalma a bolygók felszíni hőmérsékletére. Ezt a folyamatot akkoriban Arrhenius-hatásnak nevezték el, ma üvegházhatásként ismerjük. Ez a jelenség nemcsak az emberi tevékenység saját bolygónkra gyakorolt hatásának megértése szempontjából jár mélyenszántó következményekkel, hanem létfontosságú a felhők alatti Vénusz valódi természetének magyarázatában is.
Az 1920-as évekre, ahogy a földi technológia tovább fejlődött, már nem kényszerültünk arra, hogy a Vénusz felszínéről kizárólag fantáziánkra hagyatkozva alkossunk képet, hanem elkezdtük tudásunk hiányosságait tényekkel pótolni. A bolygó légkörének első színképelemzése azt sugallta, hogy a Vénusz felhőit nem vízgőz vagy oxigén alkotja, amiből egyesek arra következtettek, hogy a felhők alatt száraz sivatagok terülhetnek el. Mások arra gondoltak, hogy formaldehid alkothatja a légkört, ezért arra következtettek, hogy a Vénusz nemcsak halott, hanem „tartósított” bolygó is. A Vénusz valódi természetét végül az 1950-es években kezdték megismerni, amikor a pontosabb földi megfigyelések azt sugallták, hogy döntően egyetlen gáz alkotja a Vénusz légkörét. A bolygó nem a víz és az oxigén felhőibe burkolódzott, de nem is formaldehidben volt tartósítva, hanem szén-dioxidból álló gázburok vette körül. Amint Arrhenius a Föld esetében bebizonyította, ez szinte biztosan azt jelentette, hogy bármi legyen is a felhők alatt, az ottani hőmérséklet még a Föld leginkább ellenálló életformáinak tűrőképességét is messze meghaladja. Amikor testvérbolygónk felfedezésére az első űrszondákat elkezdték építeni, egyre világosabbá vált, hogy a Vénuszt egyáltalán nem könnyű felkeresni, és a bolygó a legkevésbé sem várja tárt karokkal a látogatókat.
Az 1960-as évek elején a Szovjetunió a Venyera-űrszondák sorozatát indította el, amelyek első alkalommal próbálták közvetlen közelről felderíteni a Vénusz légkörét és felszínét. A Venyera-program első űreszközei csődöt mondtak, még mielőtt elhagyták volna a Föld körüli pályát, ám néhány év elteltével a program lassanként sikereket ért el.
A Venyera–1 szondát 1961. február 12-én sikeresen útnak indították. Úgy tervezték, hogy 100 000 kilométernél közelebb repül el a Vénusz mellett, de az űrszonda telemetriai rendszere tönkrement, ezért semmilyen adatot sem továbbított a Földre.
Amennyire tudjuk, a Venyera–1 mind a mai napig rója köreit a Nap körül.
A Venyera–3-mal megpróbáltak egy lépéssel tovább menni; úgy tervezték, hogy lépjen be a Vénusz légkörébe, és ott végezze el az első közvetlen méréseket. A légkör határának átlépésekor azonban a szonda rendszerei meghibásodtak, ezért ereszkedése közben nem továbbított adatokat. A Venyera–3 számára csak a történelmi dicsőség maradt, hogy ez volt az első űreszköz, amelyik egy másik bolygó felszínébe csapódott.
A többszörös kudarc ellenére a szovjetek nem adták fel. 1967 októberében a Venyera–4 belépett a Vénusz légkörébe, ahonnan a földi megfigyeléseket alátámasztó adatokat küldött, és először derítette fel, hogy a Vénuszt körülvevő felhőtakaró valóban elsősorban szén-dioxidból (90–95%) áll, emellett 3% nitrogént tartalmaz, oxigént és vízgőzt pedig csak nyomokban. A Venyera–4 minden kétséget kizáróan megerősítette, hogy a bolygó nem a Föld mása:
A következő küldetések során a szovjet tudósok elkezdték egyre-másra legyőzni az egyes kihívásokat, amelyeket a Vénusz eléjük állított. A Venyera–7-et úgy építették, hogy túlélje a legviharosabb leszállást is, és bár ejtőernyője meghibásodott, 1970-ben épségben elérte a felszínt, és sérült antennáival 23 percen keresztül képes volt hőmérsékleti adatok korlátozott továbbítására, mielőtt elnémult volna.
1975 októberében a Venyera–9 nemcsak eljutott a felszínre, ahol 53 percig működött, hanem ez volt az első szonda, amely leszállás után működésbe hozta a kameráját, és az első képet továbbította a Földre.
Amikor 1981. október 30-án elindult a Venyera–13, a kutatók már sokkal nagyratörőbb célokat tűztek ki maguk elé, és egyre biztosabbak voltak abban, hogy értékes adatokat fognak kapni. A Venyera–13 a 457 Celsius-fokos hőmérsékletű környezetben és a földfelszíni légnyomás 89-szeresének megfelelő nyomáson 127 percig működött. A szonda kamerái elkészítették az első színes képet a Vénusz felszínéről, rugós karokkal megmérték a talaj összenyomhatóságát, miközben egy mechanikus fúró mintát vett a Vénusz felszínéből, amelyet a fedélzeti spektrométerrel elemeztek. Ha ez nem lenne elég, bekapcsolták a fedélzeti mikrofonokat, hogy rögzítsék azoknak a vad szeleknek a hangját, amelyek feltételezésük szerint a Vénusz felszínén dühöngnek. Ez volt az első hangfelvétel, amely egy idegen bolygón készült.
Mire a Venyera küldetések a nyolcvanas évek közepén befejeződtek, szemernyi kétség sem maradt afelől, hogy a Vénusz ellenséges világ. A kirajzolódó kép nagyon távol esett attól a jóindulatú vízvilágtól, amelyet egykor elképzeltünk. A valóságban a bolygó legkevésbé sem tekinthető a Föld nővérének – bár az égen az otthonunkra hasonlító helyet kerestük, de ehelyett mérgező, tüzes poklot találtunk.
A Vénusz rejtélyes világ – méretét, helyzetét és lehetőségeit tekintve szinte megszólalásig hasonlít a Földre, ennek ellenére olyan messze van az édenkerttől, amennyire csak el lehet képzelni. Ha a Merkúr története a pálya katasztrofális változásainak története, a Földé viszont a kiegyensúlyozottság és a stabilitás története, akkor a Vénusz története tragédia; amely egy nehezen megfogható, mégis könyörtelen hanyatlásról szól. Miért fordult rosszra a Vénusz sorsa? Miért járt be ennyire eltérő utat az a világ, amely a Földhöz oly hasonlónak született? Ennek megválaszolásához felejtsük el a meggyötört bolygó jelenét, és menjünk vissza abba a korba, amikor a Vénusz még fiatal és virágzó bolygó volt.
A Vénusz korai élete majdnem minden elképzelhető jellemzőjét tekintve, szinte tükörképe volt saját bolygónkénak. Amint az újonnan kialakult kéreg megnyugodott a bolygó születése körüli viharos hatások után, a fiatal bolygó körül légkör kezdett hízni, amelyet a felszín alatti, olvadt kőzetből előtörő gázok tápláltak, valamint egy részét azokból a gáz- és porfelhőkből fogta be, amelyeken Nap körüli pályáján keresztülhaladt. A fiatal Vénuszhoz tapadó vékony gázréteg minden bizonnyal nitrogént, oxigént és szén-dioxidot is tartalmazott, de ami számunkra a legérdekesebb, biztosak vagyunk abban, hogy nagy mennyiségű vízgőz is lehetett benne.
Magasan a Vénusz légkörében ez a vízgőz végül eléggé lehűlt ahhoz, hogy halmazállapota gőzből folyadékká változzék. Ezzel az átalakulással egy olyan folyamat kezdődött el, amely talán az összes bolygó közül első alkalommal a Vénuszon történt meg: amint a körülmények megfelelőek lettek, a folyékony víz cseppecskékké állt össze, amelyek vénuszi égből aláhullottak a felszínre. Ez volt a Naprendszer első esője, amely a Vénusz száraz síkságaira hullott. Az esők vize fokozatosan elárasztotta a felszínt, folyók folytak, és a bolygó felszínének nagy részén sekély óceánok alakultak ki.
Miért lehetünk biztosak abban, hogy létezett a Vénusznak ez a „kék” változata? A Marstól eltérően, ahol a vizes múlt bizonyítékait a felszínbe vájódva láthatjuk, a Vénusz esetében nincs közvetlen bizonyítékunk a folyékony víz egykori jelenlétére a bolygó felszínén. Az egyetlen, a bolygó vizes múltjára utaló fizikai bizonyítékunk azokból a mérésekből származik, amelyeket a NASA Pioneer Venus-űrszondája 1978-ban végzett. Az egyik legmeglepőbb felfedezése során a légkörben a hidrogénhez képest meglepően kis mennyiségű deutériumot (nehézhidrogént) találtak. Ez a D/H arány sokkal kisebb a Vénuszon, mint a Földön, ami azért érdekes, mert amikor a két bolygó kialakult, ennek az aránynak szinte biztosan ugyanakkorának kellett lennie. Mivel a hidrogén sokkal könnyebben szökik el a légkörből, mint a deutérium, ez a kisebb arány azt sugallja, hogy története során a Vénusz sokkal több vizet veszített, mint a Föld – vagyis a D/H arány egy rég eltűnt, ősi óceán nyomát őrzi. Ezt a kozmokémikus Larry Nittler a következőképpen magyarázza:
A tudósok úgy vélik, hogy egykor a Vénusz óceánjai sok vizet tartalmaztak, ám a bolygó idővel elveszítette vízkészletét, de ez talán csak a közelmúltban, mintegy egymilliárd évvel ezelőtt történhetett. Ezt a hidrogén izotóparányából tudjuk, amit az űrszondák megmértek a bolygó légkörében. Nos, a hidrogénnek kétféle izotópja van. Míg a legtöbb hidrogénatom csak egyetlen protont tartalmaz a magjában, néhánynak, az összes atom csekély töredékének, az úgynevezett deutériumnak a magjában a proton mellett egy neutron is található, tehát az atom tömege kétszer akkora, mint a közönséges hidrogénatomé. Ha a víz elpárolog egy bolygóról vagy a légköréből, akkor a hidrogént tartalmazó vízmolekulák sokkal könnyebben elpárolognak, és könnyebben elszöknek, mint a deutériumot tartalmazó vízmolekulák. Tehát az idő múlásával, ahogy a víz párolog, egyre több deutériumot tartalmazó molekula marad vissza a könnyebben elszökő, közönséges hidrogént tartalmazó vízmolekulákhoz képest, ezért nagy deutérium/hidrogén arány alakul ki. A ma mérhető arányból visszakövetkeztetve kiszámolhatjuk, mennyi vizet veszített [a Vénusz] története évmilliárdjai alatt: meglehetősen sokat.
Az állítások egyikére sincs sziklaszilárd bizonyítékunk, de a jelek egy irányba mutatnak, és amíg nem tudjuk elvégezni a felszín alaposabb vizsgálatát, addig kénytelenek vagyunk az összegyűlt közvetett bizonyítékokra támaszkodni, hogy részletesebb képet alkossunk a Vénusz vizes múltjáról.
Mint a bolygókra vonatkozó szinte minden tudásunk esetében, ezt a képet is az elmúlt évtizedek felfedezései támasztják alá. A bolygóra elsőként leszálló Venyera-szondáktól az elsőként körülötte keringő Pioneer Venusig, és a legutóbbi Magellan küldetésig tart a sor, amely szonda nemcsak a Vénusz felszínéről visszaverődő radarhullámokat észlelte, hanem négyévi keringése közben elég adatot gyűjtött ahhoz, hogy annak alapján elkészíthessék a bolygó első részletes topográfiai térképét.
Az évtizedek kutatásai során felhalmozódott adatok összevetése lehetővé tette, hogy betekintsünk a bolygó régmúltjába, és ugyanazokat az eszközöket használva, amelyek segítségével a földi éghajlat jövőjét modellezzük, elkészítsük a Vénusz múltjára, jelenére és jövőjére vonatkozó éghajlati modelleket. Legújabban a NASA Goddard Űrtudományi Intézetének (GISS) egy csoportja végzett el egy ilyen elemzést, amelynek eredményei ugyancsak az említett következtetésre vezettek – a távoli múltban a Vénuszt sekély, ősi óceánok borították.
Egyes becslések szerint ez a vízvilág távolról sem csak futó pillantás volt a bolygó történetében, a Vénusz körülbelül kétmilliárd évig maradhatott fenn olyan kék bolygóként, mint a miénk, és talán csak mintegy 700 millió évvel ezelőtt változott meg a helyzet. Izgalmas arra gondolni, hogy a sajátunkhoz hasonló világ ilyen hosszú ideig létezhetett, folyékony vízzel a felszínén.
Még ki kell deríteni, pontosan mi történt a Vénusz rég elveszített folyóiban és óceánjaiban; de előbb vissza kell térnünk a felhők mögé rejtett felszínre, hogy ott olyan jeleket keressünk, amelyek szerint az élet valaha jelen lehetett. Kíváncsiságunk inkább a Mars felé fordult, amely bolygónak nemcsak termékeny múltja van, hanem a jövőben az emberi gyarmatosítás célpontja lehet. Biztosan tudjuk, hogy manapság a Vénuszon nem létezhet élet (legalábbis az életről alkotott jelenlegi fogalmaink szerint), és talán a fullasztó hőség, a heves vulkanizmus és az extrém nyomás hatására még az egykori vízvilágban előforduló biológiai aktivitás bizonyítékai is rég eltűntek. De vajon hová tűnt az a víz? Ennek megértéséhez meg kell vizsgálnunk a Föld és a Vénusz közötti különbségeket és hasonlóságokat.
Manapság a Naprendszer összes bolygója közül a Vénusz forog a leglassabban, 243 földi nap alatt fordul körbe a tengelye körül. Ezt az időtartamot sziderikus napnak nevezzük, amely különbözik a napi (szoláris) naptól – utóbbi az az időtartam, amely alatt a Nap napi mozgása során visszatér az égbolt ugyanazon pontjába. A Földön a sziderikus nap hossza 23 óra, 56 perc és 4,1 másodperc, ami nagyon közel van a napi nap hosszához (a Nap két delelése közt eltelő időhöz), amely pontosan 24 óra. A Vénuszon viszont a kétféle nap közötti különbség sokkal nagyobb. Annak ellenére, hogy a bolygó 243 nap alatt fordul meg a tengelye körül, ha a Nap körüli keringését is figyelembe vesszük, akkor kiderül, hogy a Vénuszon a napi nap 116,75 földi napig tart. Ez nemcsak azt jelenti, hogy a Vénuszon minden nap csaknem négy földi hónapig tart, hanem azt is, hogy a Vénusz keletről nyugatra forog (csak két ilyen bolygó van, a másik az Uránusz). Tehát ebben a mérgező világban szó szerint napokig tart egy napkelte, mire a Nap apránként feltornázza magát a látóhatár fölé.
A Napnak ez a lassú vándorlása a Vénusz egén a bolygó lassú forgása következtében sok kérdést vet fel arra vonatkozóan, hogyan fűtötte a múltban a Nap a bolygót és hogyan változtatta meg az éghajlatot a Földétől ennyire eltérő forgás. Manapság a Vénusz éghajlata állandó – ami azt jelenti, hogy nincs hőmérséklet-különbség a nappali és az éjszakai oldal, valamint az egyenlítő és a pólusok között. Ennek az az oka, hogy a sűrű légkör szó szerint úgy viselkedik, mint egy takaró, eloszlatva a Nap hőjét, így a Vénuszon a hőmérséklet egyetlen változása a magasságkülönbség miatt lép fel. A múltban azonban, a Föld-szerűbb légkörben ez valószínűleg nagyon más volt, tehát a Nap napokon át egyfolytában sütötte a bolygó felszínét.
Hogy még bonyolultabb legyen a helyzet, tudjuk, hogy a bolygó forgása szoros kapcsolatban áll az éghajlatával, és erős bizonyítékok szólnak amellett, hogy a bolygó forgási sebessége közvetlenül összefügg a lakhatóságával. Egészen a közelmúltig feltételezték, hogy a Vénusz lassú forgását a története korai szakaszában a bolygót körülvevő sűrű légkör okozta, amely hatékonyan fékezte a bolygó forgását. Az újabb vizsgálatok azonban inkább arra engednek következtetni, hogy a bolygónak valaha olyan vékony légköre lehetett, mint a mai földi légkör, és forgása ennek ellenére lelassult.
A Föld-szerű Vénusz éghajlatának megértése érdekében a Goddard Intézet csapatának újabb csavart (vagy pontosabban a feltételt) kellett hozzáadnia a modellhez. Ha a Nap sokkal hosszabb ideig tűz a felszín egyik oldalára, mint a Földön, akkor az óceánok párolgási üteme sokkal nagyobb lenne, ami potenciálisan összeegyeztethetetlen a feltételezett vízvilággal. Ha viszont igazítunk a modellen, és megváltoztatjuk a szárazföld mennyiségét a Vénusz felszínén, különösen a trópusokon, akkor a hatás drámaivá válik. Ha nagyobb a szárazföldek részaránya (a vízzel borított területekhez képest), akkor a modellek szerint még a lassú forgás ellenére sem szárad ki a bolygó, és elegendő vizet tudott volna megtartani ahhoz, hogy a körülmények alkalmasak legyenek az élet kialakulásához.
Mindezeket az eredményeket összegezve a GISS csapata felvázolta a korai Vénusz mai tudásunknak legjobban megfelelő képét, amely kép izgalmasnak bizonyult. A csecsemőkorú Naprendszerben a Vénusz Föld méretű bolygó, a maihoz hasonló légkörrel. A Vénuszon a napok (földi) hónapokig tartottak, miközben a Nap egy hatalmas, sekély óceán fölött felkelt és lenyugodott, közben pedig lassan araszolva nyugatról keletre végigment az égen.
Végül a NASA Magellan-űrszondájának az 1990-es években végzett radarméréseiből származó adatokat használták utolsó ecsetvonásokként a rég elveszett világ képének megfestéséhez. A mélyebben fekvő területek megteltek vízzel, a magasabban fekvő területek azonban kiemelkedtek a vízből, és a Vénusz kontinenseit alkották. Mindez annak a lehetőségére utal, hogy a Vénusz lehetett az első, az életet hordozó világ a Naprendszerünkben. Mi változott meg? Ahhoz, hogy ezt megtudjuk, nem elég önmagában a bolygót néznünk, hanem azt a csillagot is szemügyre kell vennünk, amely körül kering.
Andrew Cohen és Brian Cox: A bolygók élete – Naprendszerünk bolygóiról
Fordította: Dr. Both Előd
Akkord Kiadó, 2023
