Trocha historie

Planeta Venuše obíhá Slunce blíže než Země, tudíž se na obloze od životodárné hvězdy příliš nevzdaluje a je vidět pouze ráno nebo vpodvečer jako jitřenka či večernice. Už ve starověku však hvězdáři rozpoznali, že jde vlastně o jedno jediné těleso. Pro její jas jí ve většině kultur přisoudili úlohu bohyně lásky a krásy, i když, jak už to tak bývá, taky trošku potvory. Nazývali ji různě: Ištar, Afrodité, Hesperos, Venuše a ještě mnoha jinými jmény.

Venuše je ze všech planet Zemi nejpodobnější. Je pouze o maličko menší a o kousek blíže Slunci, jinak vypadají při zběžném pohledu jako sestry. Mars je při tomto srovnání jen zakrslý odstrčený bratr.

Podobně jako Měsíc, vykazuje i Venuše střídání fází, její srpek nám ukáže už malý dalekohled. Nic dalšího už ale nespatříme. Veliká jasnost Venuše je totiž způsobena nejen její blízkostí, ale hlavně silnou vrstvou mraků, které dobře odrážejí světlo. Zároveň nám brání v pohledu na povrch, ten tedy zůstával dlouho zahalen tajemstvím.

První myslitelé a hvězdáři 17. a 18. století, ovlivněni názory Galilea a Bruna, pevně věřili, že Venuše se podobá Zemi, jen je o něco málo teplejší. Bernard de Fontenelle z těchto fakt roku 1686 vědecky odvodil, že obyvatelé Venuše se musí podobat Maurům. Jiní vědci, jako Fontana a Bianchini, kreslili mapy Venuše s oceány a pevninami – nyní víme, že pokud vůbec něco zahlédli, šlo toliko o nejasné tmavší skvrny v mracích. Ruský vědec Michail Lomonosov roku 1761 při přechodu Venuše přes Slunce pozoroval, že planeta je obklopena atmosférou.

Svante Arrhenius roku 1920 tvrdil, že povrch Venuše tvoří bažiny a že se podobá Zemi v pravěku, a tato teorie se houževnatě držela až do padesátých let – v mnoha brakových i kvalitních sci-fi z té doby se po Venuši prohání dinosauři a mamuti, popřípadě telepatické žáby a jiná vodní havěť. Konkurenční hypotézy prohlašovaly, že mraky jsou tvořeny formaldehydem – planeta by tedy byla naložená jako preparát v muzeu.

Ovšem v letech šedesátých se díky přesnějším technikám ukazovalo, že teplota povrchu je neuvěřitelně vysoká, takže Maurové, brontosauři i žáby by se ihned vypařili. Ještě počátkem 70. let se spekulovalo alespoň o existenci kyselých, přehřátých jezer v polárních oblastech, kde by mohly žít hypertermofliní organismy, i tyto poslední naděje se však ukázaly liché. Bylo to velké zklamání pro vědce i snílky, tak velké, že od planety se rázem odvrátil zájem téměř všech hledačů života v kosmu.

Ani Venuši se však nevyhnuly kosmické závody mezi SSSR a USA. Začali je Rusové sondou Veněra 1 roku 1961, která však selhala, o rok později následoval americký Mariner 2, který planetu pozoroval zpovzdálí. Sověti si to nenechali líbit a rozhodli se, že se na tam podívají osobně – ovšem sestupové moduly Veněra 4 – 6 byly v atmosféře zničeny. Ani příslovečně robustní sovětská technika neměla šanci. Nezbylo než postavit něco skoro nezničitelného, a Sověti to nakonec dokázali. Veněra 7 úspěšně přistála (i když z povrchu neodvysílala žádné užitečné informace), Veněra 9 přinesla dokonce fotografie povrchu, a úspěšná série skončila až Veněrou 16 roku 1983.

Historii prvních sovětských přistání na Venuši doprovází škodolibá anekdota. Tento triumf socialismu by nebyl úplný, kdyby na sondách chybělo to nejdůležitější – malá soška Lenina. Ovšem došlo k malému nedopatření – soška byla z hliníku, který na Venuši taje jako máslo. Tak se Lenin dočkal toho, co mu podle všech antikomunistů patřilo již dlouho – alespoň symbolicky se usmažil v nejhlubším pekle.

Jádro historky je sice pravdivé, jinak ovšem její přesnost připomíná zprávy rádia Jerevan. Sondy Veněra 5 a 6 podle většiny zdrojů sice nesly každá po jedné podobizně Lenina, nešlo ovšem o sošku, nýbrž o basreliéf, a hliník, z něhož byl vytvořen, taje při 660ºC, a tak horko na Venuši zase není. Je otevřenou otázkou, zda Leninové na této planetě straší dodnes, nebo zda podlehli nějaké formě koroze.

Přistát byla jedna věc, ale zmapovat planetu druhá. Venuše se skrývá pod mraky jako afghánská ženština v burce. Jediným přístrojem, který se jí dokázal dostat na kůži, byl radar. Toho se zhostila převážně Amerika – Pioneer Venus, pracující od roku 1978, poprvé zmapoval povrch, a tuto práci dokončil Magellan mezi lety 1989 – 94.

Další oblíbená historka se pojí s pojmenováním útvarů na povrchu planety.  IAU (což je instituce, která má na starosti mimo jiné zeměpisné názvy v kosmu) rozhodla, že útvary na této pekelné planetě se budou pojmenovávat výhradně po ženských (je otázkou, zda bylo cílem vzdát příslušnicím něžného pohlaví úctu, anebo spíš vyjádřit přesvědčení, že celé ženské pokolení patří do pekla). Krátery nesou jména slavných žen historie a vědy, pohoří a vysočiny jména bohyní. Z moci úřední se tedy z planety nakonec stal jeden velký „babinec“. Pikantní ovšem je, že ještě před tímto rozhodnutím (v roce 1975) radarové mapování z observatoře v Arecibu objevilo nejvýraznější útvar na planetě, pohoří o rozměrech Himalájí, které bylo pojmenováno po J. C. Maxwellovi, což byl slavný fyzik a, věřte nebo ne, chlap.

Zbyly pouze dvě možnosti – buď hory přejmenovat, což by bylo k tomuto vědci krajně neuctivé, anebo to tiše přejít. IAU provedla to druhé, a tak je pan Maxwell vlastně jediným fyzikem v historii, který se zařadil mezi bohyně. To se jen tak někomu nepovede, ne?

Rotace a podmínky na povrchu

Nápor sond k planetě Venuši přinesl velké množství poznatků. Konečně byla přesně změřena rotace Venuše, která byla dlouho hádankou. Planeta je totiž natolik zlomyslná, že její mraky rotují jednou za čtyři dny, zřejmě pouze proto, aby hvězdáře zcela zmátly. Den ve skutečnosti trvá celých 243 dnů, je tedy delší než rok, trvající jen 225 pozemských dní. Planeta navíc rotuje v opačném směru, než převážná většina těles Sluneční soustavy (retrográdně). Výsledkem je, že slunce zde vychází na západě! (Pozor, nezaměňovat den jako periodu rotace se slunečním dnem, periodou světla a tmy. Ten je výrazně kratší, „pouhých“ 117 našich dnů!) Příčina podivné rotace Venuše je zatím neznámá. Jednou z možností je kolize s jinou planetou v raném období vzniku Sluneční soustavy, která obrátila směr rotace Venuše (takové kolize byly zjevně časté, i náš Měsíc je zřejmě pozůstatkem jiné kataklyzmatické srážky). V současnosti je preferovaným vysvětlením působení gravitačních vlivů. Slapová síla Slunce by měla působit jak na vlastní těleso planety (což by v ideálním případě vedlo k vytvoření vázané rotace) tak na nehomogenity v její atmosféře, způsobené tepelnými rozdíly. Souhra těchto jevů mohla změnit původně normální rotaci planety na pomalé otáčení v opačném směru. Jinou možnou příčinou mohla být dřívější chaotická rotace, vyvolaná vlivy okolních planet.

Představa o Venuši jako dvojčeti Země byla sondami naprosto rozmetána – jde přinejlepším o nevlastní sestru, navíc trochu nepřívětivou. Platí to hlavně o místním ovzduší. Atmosféra je  jedovatá, dusivá, žíravá a velice hustá, tlak je 92x větší než na Zemi, asi jako 1 km pod hladinou moře. Skládá se z téměř čistého CO₂, a jasné mraky jsou utvořeny z krystalů síry a kapiček kyseliny sírové s minimem vody. Na povrchu panuje děsivá teplota kolem 480°C, vlastně vyšší než na Merkuru – tak veliká, že skály v noci musejí rudě světélkovat. Odpovědným činitelem je skleníkový efekt husté atmosféry, tentýž efekt, který nyní znervózňuje pozemské lidstvo (třebaže na Zemi naštěstí ani zdaleka není tak výrazný jako na Venuši, a tak to doufejme ještě pár set miliónů let vydrží). Na povrchu Venuše je sice relativně dost světla, asi jako za podmračeného dne, ale mraky jsou neprůhledné a trvalé, nikdy není jasná obloha.

Planeta nemá magnetické pole, které by ji chránilo před korpuskulárním zářením z kosmu, což je způsobeno asi pomalou rotací nebo fyzikálním stavem planetárního jádra, ale možná (podle některých teorií) i absencí satelitu.

Povrch a geologie Venuše

Jaké vlastně jsou Venušiny intimní partie, které jsme s pomocí radaru nahmatali? Povrch je povětšinou relativně plochý, jsou zde jen dvě vyvýšené oblasti, které se podobají kontinentům – Ishtar Terra s mohutnými Maxwellovými horami u severního pólu a Aphrodite Terra blíže rovníku.

Je zde mnoho hor, převážně sopek nejrůznějších velikostí a typů, výlevy lávy a kopule způsobené tlaky magmatu. V minulosti zde tekly mohutné „řeky“ roztavených hornin, dlouhé i několik tisíc km, zřejmě proto, že všudypřítomný žár zpomaloval jejich tuhnutí. Zda na Venuši existují stále aktivní sopky dosud nevíme, žádná totiž nebyla chycena „při činu“. Mladost některých vulkanických útvarů nicméně podává výmluvné svědectví, že alespoň některé sopky musejí být aktivní i dnes.

Na vrcholcích venušanských hor nalezneme udivující nesmysl: rozžhavený sníh. Jak může existovat sníh při teplotě kolem 400 stupňů? Evidentně se nejedná o sníh z vodního ledu, ale spíše vrstvy vysráženého telluru či olova, popřípadě pyrit vzniklý chemickými reakcemi! Ať je chemická podstata „sněhu“ jakákoli, nejvyšší horské vrcholky (vyšší než 4 km) jsou díky němu vysoce odrazivé pro radarové paprsky.

Geologie Venuše je sice divoká, zdá se ale, že zde chybí desková tektonika, jak ji známe, to znamená pohybující se desky, příkopy, kde se pod sebe podsouvají a pohoří tam, kde na sebe narážejí. Není ani jasné, zda zde existují obdoby oceánské (převážně čedičové) a kontinentální (hlavně žulové) kůry.

Oceány na Venuši?

Těžko můžeme spekulovat o podmínkách, jaké panovaly před miliardami let na Venuši, když nevíme přesně ani to, jak to původně vypadalo na Zemi. Zejména složení atmosféry a její tlak v rané fázi existence obou planet jsou stále předmětem dohadů. Lze ale předpokládat, že v první fázi vývoje se Venuše od Země příliš nelišila. Obě planety mají podobný celkový objem uhlíku i dusíku, a pravděpodobně do vínku dostaly i srovnatelné množství vody.

Za veškeré odlišnosti může až jejich další vývoj. Na Zemi byl uhlík (převážně zásluhou kapalné vody) z největší části vázán do podoby uhličitanů a částečně i jiných hornin, na Venuši byl zjevně téměř kompletně uvolněn do atmosféry jako CO₂. Teplá atmosféra, neexistence ozonové vrstvy a magnetického pole umožnila vodní páře vystoupat až do stratosféry, kde byla UV zářením rozložena na prvky. Vodík vyprchal do vesmíru a kyslík reagoval s různými látkami na oxidované sloučeniny, jako je kyselina sírová.

Byla ale tato planeta peklem od počátku, nebo byla alespoň nějakou dobu přívětivá?

Podle klasických představ, jaké formuloval J. F. Kasting a další planetologové, byla bezprostředně po svém zrození Venuše velmi blízko pomyslné hranici. Mohla být skleníkovým peklem, jaké vidíme dnes, mohla ale také vypadat podstatně přívětivěji. Počáteční podmínky totiž nevylučovaly ani existenci planety ve stádiu „vlhkého skleníku“. Taková planeta by sice pro nás byla nesnesitelně horká (teploty minimálně 50ºC), pro bakteriální život jsou to ovšem ideální podmínky. Teplota  by dovolovala existenci horkých oceánů pod vysokotlakou atmosférou, tvořenou z významné části vodní parou. Vodní pára na Zemi nemůže opustit troposféru (dolních 7 – 20 km atmosféry) protože na její horní hranici, v tropopauze, panuje krutý mráz, takže tam všechny vodní molekuly kondenzují do podoby ledových krystalků. Naopak na teplé planetě, jakou mohla být mladá Venuše, mohly hojné vodní páry stoupat až do stratosféry. To nahrávalo jejich štěpení ionizujícím zářením a úniku vodíku do kosmu. Tak vody postupně ubývalo a planeta vysychala. Bez vody nemůže být oxid uhličitý vázán do podoby uhličitanů, nepřestává se však uvolňovat ze sopečných jícnů. Postupně tedy jeho obsah v atmosféře narůstal, až se planeta nadobro přehřála. Vysoké teploty navíc uvolnily i ten oxid uhličitý, který dosud zůstával vázán v horninách. To je první a pomalejší cesta k dnešní podobě planety.

Venuše to ale mohla vzít i zkratkou. Vodní pára i oxid uhličitý jsou silné skleníkové plyny. Na Venuši mohl jejich vliv brzy zesílit natolik, že vyvolal tzv. pádivý skleníkový efekt. V tomto procesu ohřev atmosféry vyvolává zvýšené odpařování vodní páry, která dále posiluje skleníkový ohřev a zpětnou vazbou neustále zvyšuje teploty. Zprvu jsou hnacím motorem odpařující se oceány, později teplo dokonce rozkládá uhličitanové horniny a uvolňuje do atmosféry oxid uhličitý. Vysoká teplota výrazně urychluje rozklad a ztrátu vodních par. Po jejich úplném zmizení se sice planeta trochu ochladí, ale množství CO₂ více než postačuje pro její udržení v „pekelné“ podobě s teplotou v řádu stovek stupňů. Tento proces by mohl účinkovat velmi rychle (v geologickém měřítku). Planeta se díky němu mohla stát suchým peklem pouhé stovky miliónů let od svého zrodu.

I tento scénář je docela vzrušující, neboť by přeci jen mohl dovolit dávnou existenci mikrobiálního života, byť časově velmi omezenou. Kastingovy modely jsou ovšem poněkud zjednodušené, přesněji řečeno počítají s dosti pesimistickými předpoklady. Neuvažují například existenci mraků, které díky své odrazivosti mohou rapidně snížit planetární teplotu, a s ní i tempo úniku vody. Sám jejich autor připouští, že existence mraků by dovolila podstatně delší přežití oceánu na vlhké skleníkové planetě – obzvlášť optimistické předpoklady by dovolily přetrvání kapalné vody až dodnes, což je samozřejmě v rozporu s pozorováním. Dalším pozitivně působícím faktorem je velké množství dusíku. Tento plyn sice dnes představuje jen 3,5% atmosféry, přesto by však sám o sobě stačil pro vytvoření atmosféry o tlaku více než 2 bary. To by podle Kastinga také znatelně zpomalilo odpar i únik vody.

Řada autorů, jako je např. David Grinspoon, se v posledních letech přiklání k názoru, že oceány Venuše mohly přetrvat dosti dlouho, např. 2 miliardy let! Voda se z nich ztrácela jen zvolna, a teplota byla dost nízká na to, aby dovolila existenci života. Fotolýza vody navíc mohla dodávat do atmosféry kyslík – tato planeta tedy mohla být aerobním prostředím o mnoho dříve než Země! Kyslík je zřejmě nezbytností pro vznik eukaryotických a později i makroskopických organismů – v tom případě mohla na Venuši probíhat evoluce mnohem rychleji, takže nelze vyloučit ani možnost, že v jejích oceánech plavalo i něco víc než pouhé bakterie! Pádivý skleníkový efekt je podle tohoto výkladu až relativně nedávnou událostí.

Povrch Venuše je pozoruhodný svým poměrně uniformním stářím. Vypadá to, jakoby byl geologicky nedávno přeměněn výrony lávy.

Někteří vědci připouštějí fantastickou možnost, že zde došlo k jediné globální vulkanické události (čili „krátké“ periodě výrazně zvýšeného vulkanismu, nebo dokonce katastrofickému přetavení povrchu) asi před 0,3 – 1 miliardou let.

Část badatelů se domnívá, že vysušení oceánů a následné změny v litosféře zastavily prvotní deskovou tektoniku, jakou známe ze Země. Vnitřní energie planety nadále nemohla být odváděna klasickým způsobem a hromadila se v podzemí, což následně vedlo k onomu katastrofickému přetavení. Je též možné, že tento hrozivý jev není ojedinělý, nýbrž je na Venuši obvyklý – planeta podle této hypotézy prodělává v intervalech několika set miliónů let periodická „přetavení“ střídaná obdobími relativního geologického klidu, během nichž vulkanismus „sbírá síly“. Velké vulkanické erupce tohoto typu mohou paradoxně krátkodobě lehce snížit teplotu povrchu oproti dnešní (uvolněný SO₂ zvyšuje odrazivost mraků), ale později teplota naopak stoupne (SO₂ se vyčerpá, zůstane však více vodní páry a CO₂, což zvýší skleníkový efekt) až na 630ºC. Později vodní pára zmizí a teplota se vrátí k „normálu“.

Existují ale také jiné výklady, například že intenzivní geologická činnost byla na Venuši dříve trvalým stavem, který před zhruba půlmiliardou let skončil, nebo dokonce že vulkanismus je kontinuální a stopy svědčící pro globální změnu geologického režimu jsou zavádějící. Datace  povrchu (podle hustoty impaktních kráterů) není tak přesná, aby umožnila rozhodnout mezi různými hypotézami. Každopádně mládí povrchu vylučuje nebo alespoň znesnadňuje nalezení dokladů dávných oceánů na povrchu planety.

Pokud měla Venuše kdysi deskovou tektoniku a oceány, měla by mít i kontinenty. Zatímco oceánská kůra je tvořena bazalty, kontinentální obsahuje především granit. Žula vzniká z vulkanických chornin, které jsou (za přispění vody) recyklovány procesem subdukce. Donedávna se myslelo, že celý povrch Venuše je bazaltový a žádné kontinenty tu nenajdeme - vysočiny se jim podobají jen vzhledem, nikoli složením. Infračervený termálné spektrometr sondy Venus Express však nedávno ukázal, že alespoň některé vysočiny (konkrétně oblasti Alpha a Phoebe) by mohly být tvořeny jinými horninami než vulkanické pláně, protože se od nich liší svou infračervenou emisivitou. Není vyloučeno, že se jedná o granit - v tom případě bychom na Venuši spatřovali prastaré, geologicky degradované zbytky kontinentů a s nimi i jasné svědectví, že zde kdysi existovala nejen desková tektonika, ale i voda.

Možná že teprve kataklyzmatická globální erupce před 300 – 1100 milióny let (nebo některá předešlá, pokud k nim dochází opakovaně), spojená s uvolněním vulkanických plynů, byla příslovečným posledním hřebíčkem do rakve Venuše coby alespoň trochu obyvatelné planety. Pokud se ještě v té době na povrchu nalézaly ojedinělé vodní rezervoáry nebo dokonce život, lávové toky a následná prudká změna klimatu musely jedno i druhé odsoudit k zániku. Ale to jsou jen spekulace, které bude velmi těžké prokázat.

Atmosféra Venuše

Atmosféra Venuše. Červeně vyznačen průběh teploty, černá křivka udává tlak. Vlevo schéma, ukazující nejvyšší hory na Venuši a jednotlivé vrstvy oblačnosti.

Dnešní atmosféra Venuše je hustá a žhavá. Spodní vrstva je čirá a vane v ní vítr malých rychlostí. Ve dvaceti kilometrech se objevují první částice zákalu a ve 30 – 45 začíná hustá vrstva mraků.

Mraky se (zdola nahoru) dělí na následující vrstvy:

Zákal (20 – 30 km) – velmi řídký

Dolní vrstva mlhy (30 – 47,5 km)

Dolní vrstva mraků (47,5 – 50,5 km) – větší kapénky

Mezera v oblačnosti

Střední vrstva mraků (50,5 – 56,5 km) – větší kapénky

Horní vrstva mraků (56,5 – 70? km) – kapénky kyseliny sírové, relativně řídká

Vrstva zákalu

(ze http://www.bdl.fr/vt2004/en/fiches/fiche_n13_eng.html a dalších zdrojů)

V padesáti kilometrech dosahuje tlak pozemských hodnot a panuje tu teplota kolem sedmdesáti stupňů. O pět kilometrů výše už teploměr klesá pod nulu.

S rostoucí výškou narůstá i rychlost větru. Při povrchu jsou to asi 4 km/h, ale na horním okraji oblačných vrstev je to už několik set km/h. Proto se vrstva mraků otáčí rychleji než planeta sama - jednou za čtyři dny. Tomuto jevu se říká superrotace.

Všechny tyto údaje jsou obecné, ale místně se mohou lišit, protože i na Venuši existuje počasí s mraky, turbulencemi a bouřemi.

Velmi bizarní je „vrstva nebezpečí“ mezi 12 a 18 km – zde měly mnohé sondy vážné problémy a některé aparatury tu selhaly. Vyskytují se tu silné turbulence, nejspíš i elektrické jevy neznámé povahy a snad i nebezpečné chemické reakce, méně odolné materiály se snad mohou „vznítit“ vlivem reaktivních látek.

Složení oblaků

Jedná o směs kapének a krystalků nejrůznějších látek. Nejhojnější je asi kyselina sírová a krystalky ryzí síry, možná kyselina nitrosylsírová (NOHSO₄) ale i různé jiné sloučeniny síry. Jsou zde i kyseliny chlorovodíková, fluorovodíková a fosforečná. Poměrně vzácná je voda. Pozorováno však bylo i železo (nejspíše chlorid železitý) a další látky. Většina chemikálií pochází ze sopek na povrchu planety a dochází mezi nimi k chemickým reakcím nebo štěpení ionizujícím zářením. Uvádí se, že ve výši 53 km je 70 - 80% kyseliny sírové a 20 - 30% vody.

Odkazy:

Výzkum Venuše:

Venera: The Soviet Exploration of Venus

The Venus-Halley Missions

Geologie:

Amanda McMillan: Lava Compositions on Venus

R. C. Ghail, S. Rolfe, L. Watt: CANALI ARE LAVA, NOT RIVER, CHANNELS.

Venus has 'heavy metal mountains'. BBC News.

Klima, atmosféra a obyvatelnost:

Venus: Hothouse Planet. Astrobiology Magazine.

Ronald G. Prinn: Climate change on Venus. NATURE, VOL 412, 5 JULY 200.

Charles S. Cockell: Life on Venus.  Planet. Space Sci. 47, 1487-1501.

D. Grinspoon: Astrobiology and Venus Exploration. AGU Chapman Conference on Exploring Venus as a Terrestrial Planet 2/16/06

Grinspoon, D. H.; Bullock, M. A.: Did Venus Experience One Great Transition or Two?

Venus possibly habitable for billions of years. New Scientist