NASAが40年ぶりに金星に戻る理由

2021-06-08
この図は、NASA マゼラン宇宙船と ESA ビーナス エクスプレス宇宙船によって得られたデータから得られた、金星の Imdr Regio 地域の火山ピーク Idunn Mons を示しています。NASA/JPL-カルテック/ESA

何十年にもわたって、私たちの太陽系の探査は、隣接する惑星の 1 つである金星をほとんど未踏のままにしてきました。今、物事は変化しようとしています。

NASA の太陽系探査プログラムからの最新の発表では、2 つのミッションにゴーサインが与えられました。どちらも金星に向かう予定です。2 つの野心的なミッションは、2028 年から 2030 年の間に開始されます。

これは、NASA の惑星科学部門の方向性の大きな変化を示しています。NASA の惑星科学部門は、1990 年以来地球にミッションを派遣していません。これは、私のような宇宙科学者にとってエキサイティングなニュースです。

金星は敵対的な世界です。その大気は硫酸を含み、表面温度は鉛が溶けるほど高温です。しかし、これまでずっとこうだったわけではありません。金星は地球と非常によく似た形で誕生したと考えられています。どうしたの?

地球では、炭素は主に岩石に閉じ込められていますが、金星では大気中に逃げ出し、およそ 96% の二酸化炭素になります。これは暴走温室効果につながり、表面温度を 750 ケルビン (摂氏 470 度または華氏 90 度) まで押し上げました。

地球の歴史は、温室効果を研究し、地球上で温室効果を管理する方法を学ぶのに最適な場所です。金星の大気の極限をプロットするモデルを使用して、その結果を私たちが故郷で見たものと比較することができます。

しかし、極端な表面状態は、惑星探査ミッションが金星を避ける理由の 1 つです。高温とは、90 バール (水中約 1 キロメートルに相当) という非常に高い圧力を意味し、ほとんどの惑星着陸船を即座に粉砕するのに十分です。したがって、金星へのミッションが常に計画通りに進んだわけではないことは驚くことではないかもしれません。

1990 年から 1994 年の NASA マゼラン ミッションで最高潮に達した 10 年以上のレーダー調査によって明らかになった金星の北半球と南半球。

これまでに行われた探査のほとんどは、1960 年代から 1980 年代にかけて当時のソビエト連邦によって行われました。1972 年のNASA のパイオニア ヴィーナス ミッションや、2006 年の欧州宇宙機関のビーナス エクスプレスミッションなど、注目に値する例外がいくつかあります。

最初の着陸は、1970 年にソビエト連邦のベネラ 7 号がパラシュートが溶けて墜落したときに起こりました。しかし、それは 20 分間のデータを地球に送信することに成功しました。最初の表面画像は Venera 9 によって撮影され、その後Veneras 10、13、14によって撮影されました。

降下ミッション

選択された 2 つの NASA ミッションの最初のものは、Davinci+ (希ガス、化学、およびイメージングの金星の深部大気調査の短縮形) として知られます。これには降下プローブが含まれています。つまり、大気圏に落下して測定を行います。降下には 3 つの段階があり、最初は大気全体を調査します。

探査機は大気の組成を詳細に調べ、落下する各層の情報を提供します。硫酸は約 50 キロメートル (30 マイル) 上空で雲の層に閉じ込められており、大気の 97% は二酸化炭素であることがわかっています。しかし、微量元素を研究することで、大気がどのようにしてこの状態になったのかについての情報を得ることができます。第 2 段階では、風速、気温、気圧などの気象特性を詳細に測定するために、より低い高度を調べます。

最後の段階では、表面の画像を高解像度で撮影します。これは火星では非常に一般的ですが、金星では常に課題でした。厚い雲の層は可視光線を反射することを意味するため、地球や軌道からの観測は現実的ではありません。厳しい表面状態は、探査車が非実用的であることも意味します。提案の 1 つは気球ミッションです。

1990 年に NASA がレーダーを使用して表面をマッピングしたマゼラン ミッションのおかげで、金星の表面の低解像度画像が得られました。Davinci プローブは、降下中に赤外線を使用して表面画像を撮影します。これらの写真は、将来のミッションのためのより良い計画を可能にするだけでなく、科学者が表面がどのように形成されたかを調査するのにも役立ちます。

表面のマッピング

2 番目のミッションは Veritas と呼ばれ、Venus Emissivity、Radio Science、InSAR、Topography and Spectroscopy の略です。これは、より標準的な惑星ミッションになります。オービターは、2 つの機器を搭載して表面をマッピングし、Davinci による詳細な赤外線観測を補完します。

1つ目は、ある範囲の波長で観測するカメラです。金星の雲を透視して、大気と地盤の組成を調べることができます。表面温度によって反射光の波長範囲が非常に広いため、この作業は非常に困難です。Veritas は、太陽系外惑星の大気の研究によく使用される手法を使用して、これを補正します。

波長カメラは、水蒸気の兆候も探します。ビーナス エクスプレスのミッションでは、金星の大気から逃げる主な要素は水素と酸素であることが示されました。したがって、水が存在する場合、その量はごく少量、または地表の奥深くにあります。

2 つ目の機器はレーダーで、地球観測衛星で広く使用されている技術を利用しています。非常に大きなアクティブ ラジオ受信機 (高解像度画像にとって重要)は、宇宙船の前でさまざまな角度に向けられたラジオ パルスを使用してシミュレートされます。高解像度のレーダー画像は、金星の表面進化を調査するためのより詳細な地図を作成し、地殻変動や火山活動があるかどうかを判断します。

2012 年 6 月 5 日に撮影された、金星の太陽面通過の NASA の画像。このイベントは、105 年または 121 年離れた 8 年離れたペアで発生します。次のトランジットは 2117 年まで行われません。

これらのミッションは、金星の表面が 5 億年前に完全に溶けて再形成されたという理論に証拠を追加することもできます。これは、隕石が地表に衝突しないことを説明することになったが、これまでのところ、そのような再浮上の結果として火山の溶岩層が発見されたという証拠は見つかっていない.

NASA が惑星ミッションの視点を金星に向けたことは、エキサイティングです。新進の宇宙飛行士にとって、人間をすぐにそこ送る可能性はないと思います。しかし、ほとんど忘れ去られた地球の姉妹から得られる情報は、私たちの世界を理解する上で非常に価値があります。

Ian Whittakerは、イギリスのノッティンガムにあるノッティンガム・トレント大学の物理学の上級講師です。

この記事は、Creative Commons ライセンスの下でThe Conversationから再公開されています。あなたは見つけることができます元の記事をここに。

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