Venus

Venus er önnur reikistjarnan frá sólinni og sjötta stærsta reikistjarna sólkerfisins. Venus er bergreikistjarna, álíka stór og Jörðin og  stundum kölluð tvíburasystir Jarðar: Þær eru svipað efnismiklar, hafa svipaðan eðlismassa og þyngdarhröðun. 

Á Venusi eru fáir gígar sem bendir til þess að jarðfræðileg virkni, eins og eldvirkni, eigi sér stað.

Venus hefur þykkt andrúmsloft sem er að mestu leyti úr koldíoxíði. Gróðurhúsaáhrif valda því að þar er meðalhitastigið í kringum 480°C.

Goðsagnir

Venus dregur nafn sitt af rómversku ástar- og fegurðargyðjunni, enda jafnan ægifögur á kvöld- eða morgunhimninum. Venus var upphaflega akuryrkjugyðja áður en hún var sameinuð grísku gyðjunni Afródítu. Venus var dóttir Júpíters og meðal ástmanna hennar voru Mars og Vúlkan. Sonur ástargyðjunnar var Amor sem fæddist í gulleggi. 

Mikilvægi gyðjunnar jókst þegar nokkrir rómverskir stjórnmálaleiðtogar komust til metorða. Rómverski einræðisherrann Lúkíus Kornelíus Súlla gerði hana að verndara sínum og bæði Júlíus Sesar og Ágústus keisari sögðust rekja ættir sínar til hennar.

Inkar í Suður Ameríku persónugerðu reikistjörnuna sem Chasca, þjón sólarinnar. Hún var dýrkuð sem gyðja dögunar og ljósaskipta og sérlegur verndari jómfrúa og ungra stúlkna. Mayar tengdu reikistjörnuna við guðinn Quetzalcoatl sem var guð himinsins og dögunar. Babýlóníumenn nefndu hana Ishtar eftir gyðju ástar og ófriðar.

Venus hefur þekkst frá forsögulegum tíma enda jafnan bjartasta fyrirbæri næturhiminsins á eftir sólinni og tunglinu, þegar hún er hve björtust. Hún var eitt sinn talin tvær aðskildar stjörnur: morgunstjarnan Evsfórus og kvöldstjarnan Hesperus. Morgunstjarnan var einnig persónugerð sem Lúsífer (ljósberinn) en hann var sonur Áróru, gyðju morgunroðans.

Hliðstæða Venusar í norrænni goðafræði er ástar- og örlagagyðjan Frigg Fjörgynsdóttir, eiginkona Óðins og móðir Baldurs, sem Höður hinn blindi varð að bana með mistilteini að áeggjan Loka Laufeyjarsonar. Þess vegna hefur Venus stundum verið nefnd Friggjarstjarnan á íslensku. Venus hefur líka verið kölluð demantur himinsins, nornastjarnan, drekastjarnan og jafnvel blóðstjarnan.

Tákn Venusar, hringur með krossi sem gengur niður úr honum, er tákn fyrir spegil gyðjunnar. Venusarspegillinn er líka notað sem tákn fyrir kvenkyn í líffræði.

Eðliseinkenni

Stjörnufræðingar hafa lengi vitað að Venus er álíka stór að þvermáli og Jörðin. Nikulás Kópernikus, höfundur sólmiðjukenningarinnar, vissi að hægt var að finna út vegalengdina til Venusar með einfaldri hornafræði út frá fjarlægð hennar frá sólu á himninum, þegar hún er lengst í austur eða vestur frá sólu. Þegar vegalengdin er þekkt, sem og hornstærð reikistjörnunnar á himninum, má reikna út að Venus er um 12 þúsund km að þvermáli um miðbaug.

Með því að fylgjast með umferðartíma fylgitungla um reikistjörnu geta stjörnufræðingar notað þriðja lögmál Keplers til að reikna út massa reikistjörnunnar. Hvorki Merkúríus né Venus hafa fylgitungl svo massi þeirra var svo til óþekktur fram á miðja 20. öld. 

Áður en geimför komu til sögunnar var eina leiðin til að meta massa Merkúríusar og Venusar sú, að kanna áhrif þeirra á sporbrautir annarra reikistjarna. Stjörnufræðingar greindu örlitlar breytingar á braut Jarðar af völdum þyngdartogs frá Venusi. Þessar breytingar eru litlar svo erfitt er að fá nákvæmt mat á massanum með þessari aðferð. Þegar geimför þutu loks framhjá reikistjörnunum gátu stjörnufræðingar mælt breytingar á brautum geimfaranna vegna þyngdartogsins. Kom þá í ljós að massi Venusar er 81,5% af massa jarðar.

Þegar massinn og rúmmálið eru þekkt er auðvelt að reikna út eðlismassann sem er tæplega 5,24 g/cm³, ekki ósvipaður eðlismassa Jarðar. Hár eðlismassi bendir til þess að Venus sé, líkt og Jörðin, úr málmum og bergi.

Bergreikistjörnur sólkerfisins.

Braut og snúningur

Venus er að meðaltali í um 108 milljón km fjarlægð frá sólinni. Meðalbrautarhraði hennar er 35,02 km/s svo hún lýkur einni hringferð um sólina á 224,65 jarðdögum. Allar reikistjörnurnar í sólkerfinu eru á sporöskjulaga brautum en braut Venusar kemst næst því að vera hringlaga þar sem miðskekkjan, frávik frá hring, er aðeins 0,0068.

Venus snýst hægt um möndul sinn, hægast allra reikistjarna sólkerfisins. Þannig er stjarnbundinn snúningstími hennar – sá tími sem það tekur hnött að snúast 360 gráður eða einn hring miðað við stjörnurnar í bakgrunni – 243,01 jarðdagar, sem er lengri en umferðartími hennar um sólina. Með öðrum orðum er árið styttra en sólarhringurinn á Venusi. Geimfari sem gæti með einhverjum hætti gægst í gegnum skýjahuluna, sæi sólina og stjörnurnar færast eina og hálfa gráðu yfir himinninn á 24 klukkustundum. Til samanburðar færast sólin og stjörnurnar frá Jörðu séð um eina og hálfa gráðu á sex mínútum. Snúningshraði reikistjörnunnar er því aðeins 1,8 m/s, svipað og léttur skokkhraði hjá meðalmanneskju.

Venus snýst ekki aðeins löturhægt heldur líka í óvenjulega átt miðað við hinar reikistjörnunnar. Sé horft á sólkerfið ofan frá snúast allar reikistjörnurnar rangsælis (líkt og klukka sem gengur aftur á bak) um möndul sinn og umhverfis sólina. Möndulsnúningsáttin er sem sagt í sömu átt og brautarstefnan. Þennan snúning má rekja til þess að rykskýið, sem sólkerfið varð til úr, snerist rangsælis. Þess vegna rísa sólin og stjörnurnar í austri og setjast í vestri, séð af yfirborði reikistjörnu sem snýst í „rétta“ átt um sólina eins og Jörðin.

Venus er undantekning. Hún snýst réttsælis líkt og klukka sem gengur rétt um sjálfa sig en gengur rangsælis um sólina, líkt og hinar reikistjörnurnar. Möndulsnúningurinn er, með öðrum orðum, í öfuga átt miðað við brautarstefnuna. Geimfari á yfirborði Venusar sæi sólina rísa í vestri og setjast í austri.

Ef þú gætir séð sólkerfið ofan frá sæirðu að reikistjörnunar snúast rangsælis um sólu líkt og klukka sem gengur aftur á bak. Möndulsnúningur reikistjarnanna er líka í sömu átt. Venus er undantekning þar sem möndulsnúningur hennar er í öfuga átt eða rangsælis miðað við brautarstefnuna. Mynd: W.H. Freeman og Stjörnufræðivefurinn

Hvernig vitum við hve hratt Venus snýst?

Hvernig vita stjörnufræðingar hvernig og hve hratt Venus snýst? Ein leiðin er að fylgjast með skýjum í lofthjúpi reikistjörnunnar sem annars er mjög einsleitur. Vindar í lofthjúpnum valda því að skýin færast miðað við yfirborð Venusar svo slíkar mælingar gefa ekki nákvæmt mat á snúningshraðanum. Því þarf að fylgjast með yfirborðinu sjálfu en þar sem ekki sést niður á yfirborðið sjálft í gegnum skýjahuluna nota stjörnufræðingar í staðinn aðra tegund ljóss.

Ský eru úr örsmáum gas- og rykögnum og vatnsdropum. Almennt kemst sýnilegt ljós aðeins í gegnum slík ský ef bylgjulengd ljósgeislanna er stór miðað við agnirnar. Þannig eru regnský í lofthjúpi Jarðar úr vatnsdropum sem eru að meðaltali 20 míkrómetrar í þvermál (einn míkrómetri er milljónasti úr metra, hundrað sinnum smærri en millímetri). 

Bylgjulengd sýnilegs ljóss er milli 400 og 700 nanómetrar. Það þýðir að ljósgeisli er meira en þúsund sinnum minni en regndropi. Þess vegna berst sýnilegt ljós ekki auðveldlega í gegnum ský og því eru úrkomudagar dimmari en heiðríkir dagar. 

Útvarps- og örbylgjur eru töluvert stærri en skýjaagnirnar eða 0,003 metrar (örbylgjur) upp í 0,1 metra (útvarpsbylgjur). Þær komast greiðlega í gegnum ský. Þess vegna virkar síminn þinn eða útvarpið þitt jafn vel á heiðskírum degi og rigningadegi. Ský í lofthjúpi Venusar eru gegnsæ í útvarps- og örbylgjum líkt og ský í lofthjúpi Jarðar.

Upp úr 1960 urðu miklar framfarir í útvarpssjónaukum sem gerði stjörnufræðingum kleift að senda útvarps- eða örbylgjur til Venusar og mæla hvernig bylgjurnar breyttust þegar þær endurköstuðust af yfirborðinu og aftur til Jarðar. Þessi hugvitsama aðferð gerði stjörnufræðingum kleift að mæla snúningstíma Venusar, þótt ekki hafi reynst unnt að greina nein kennileiti á yfirborðinu beint.

Þegar örbylgjugeisla með ákveðna bylgjulengd er frá Jörðu til Venusar, styttast bylgjulengdir þeirra bylgna sem endurvarpast af þeirri hlið reikistjörnunnar sem snýst í átt að okkur (blávik), á meðan þær bylgjur sem endurvarpast frá þeirri hlið reikistjörnunnar sem snýst frá okkur lengjast (rauðvik). Stjörnufræðingar geta nýtt það hve mikið bylgjurnar hafa styst eða lengst til að reikna út hve hratt reikistjarnan snýst og í hvaða átt. Snúningshraði Merkúríusar var mældur með sama hætti.

Ekki er vitað hvers vegna Venus snýst öfugt um sjálfa sig miðað við hinar reikistjörnurnar. Ein tilgátan gerir ráð fyrir að önnur reikistjarna hafi rekist á hana í árdaga sólkerfisins, jafnvel oftar en einu sinni, svo snúningsásinn hafi snúist við. Engar aðrar vísbendingar hafa fundist um að slíkur risaárekstur hafi átt sér stað.

Brautarherma Jarðar og Venusar

Sporbrautir Jarðar og Venusar eru í 5:8 brautarherma. Það þýðir að á meðan Jörðin ferðast fimm sinnum um sólina ferðast Venus átta sinnum um sólina. Venus nær og tekur fram úr Jörðinni á 584 daga fresti. Það þýðir að Venus birtist sem morgunstjarna á 584 daga fresti. Fimm margfaldað með 584 gefur 2920 sem deilt með 8 gefur 365 eða umferðartíma Jarðar um sólu. 

Á 52 ára fresti samstillast þessi tímabil. Þá birtist Venus á sama stað á himninum á sama degi og hún gerði 52 árum fyrr. Þetta gerist vegna þess að Venus, sem snýst umhverfis sólu á 224 dögum, er í heildina 584 daga að ná í skottið Jörðinni aftur á ferðalagi sínu umhverfis sólina.

Stjörnufræðingar uppgötvuðu þetta samband löngu áður en nokkur vissi eitthvað um sporbrautir. Mayar tengdu þetta 52 ára tímabil við breytingar, endurfæðingu og voveiflega atburði í menningu sinni. Himnaguðin Quetzalcoatl var hliðstæða Venusar í trúarbrögðum Maya. Hann var sagður hafa horfið í austurátt þar sem hann fann nýtt samfélag en spádómar sögðu að hann myndi dag einn snúa aftur. Endurkoma Quetzalcoatl var bundin við hámark þessa 52 ára tímabils.

Trú Mayanna á þessa spá reyndist þeim afar dýrkeypt að lokum. Árið 1519 var einmitt slíkt ár. Þá steig ljósleitur en annars óguðlegur landnemi, Hernán Cortéz að nafni, á land í Nýja heiminum. Montezuma, leiðtogi Maya, taldi að Cortéz væri Quetzalocatl endurborinn og veitti enga mótspyrnu þegar spænsku landnemarnir lögðu menningu þeirra í rúst. Rétt er að taka fram að þótt sagan sé áhugaverð efast margir sagnfræðingar um sannleiksgildi hennar.

Þvergöngur Venusar

Sjá nánar: Þverganga Venusar

Sporbraut Venusar hallar örlítið miðað við sporbraut Jarðar. Af því leiðir að þegar hún er stödd milli Jarðar og sólar, gengur hún alla jafna ekki fyrir sólu frá Jörðu séð, heldur fer yfir hana eða undir.

Þvergöngur Venusar eru sjaldgæfar því reikistjarnan verður að vera í beinni línu milli sólar og jarðar. Braut Venusar hallar 3,4 gráður miðað við brautarflöt Jarðar svo yfirleitt fer Venus undir eða yfir sólina frá Jörðu séð.  Mynd: Stjörnufræðivefurinn/Hermann Hafsteinsson

Þvergöngur Venusar verða á 105,5 eða 121,5 ára fresti, tvisvar í senn með átta ára millibili. Þá er Venus í innri samstöðu (e. inferior conjunction) við Jörðu (milli Jarðar og sólar) og sker brautarflöt Jarðar. Brautarfletir Jarðar (blár á skýringarmyndinni fyrir ofan) og Venusar (gulur) skerast á hnútpunktum, tvisvar á ári í kringum 7. júní og 8. desember. Þverganga getur því aðeins orðið þegar Venus og Jörðin eru í beinni línu í kringum þessar dagsetningar.

Í gegnum tíðina hafa þvergöngur Venusar verið nýttar til að reikna út fjarlægðina til sólarinnar og þar af leiðandi reikna út stærð sólkerfisins.

Venus gekk seinast fyrir sólu þann 5-6. júní 2012 en þar áður 8. júní 2004. Báðar þvergöngur sáust frá Íslandi og fylgdist raunar fjöldi fólks með þeim. Næsta þverganga Venusar verður 10.-11. desember 2117. Sú verður ekki sýnileg frá Íslandi.

Líf á Venusi

Venus er tvíburasystir Jarðar hvað stærð varðar. Séð í gegnum sjónauka er Venus næsta sviplaus. 

Stjörnufræðingar lærðu fljótt að ekki sást í  yfirborð plánetunnar vegna þess að þykkur lofthjúpur með mikilli skýjahulu byrgir sýn. Menn töldu að úr því að Venus var nær sólu, þá hlyti hitastigið þar að vera örlítið hærra en á Jörðinni, þó alls ekki svo hátt að það kæmi í veg fyrir líf gæti þrifist þar. Menn drögu því alls kyns furðulegar ályktanir um reikistjörnuna. 

Það var greinilega mikið um ský á Venusi og úr hverju eru ský ef ekki úr vatni? Þar sem Venus var skýjaðari en  Jörðin hlaut Venus að vera á kafi í vatni. Og hvar er mikið vatn að finna? Jú, á fenjasvæðum. Og ef þar væru fen, hvers vegna væru þar þá ekki líka flugur eða spendýr – jafnvel risaeðlur. 

Árið 1686 minntist franski rithöfundurinn Bernard de Fontenelle (1657-1757) á lífið á Venusi í sendibréfi:

Ég get séð það héðan [...] hvernig íbúar Venusar líta út. Þeir líkjast Márunum frá Granada; lágvaxið svart fólk, sólbrunnið, fullt af vitsmunum og eldmóð, síástfangið og hefur mætur á tónlist og skáldskap. Það skipuleggur hátíðir, dansleiki og keppnir á hverjum degi.

Sýn de Fontenelles var sennilega einna mest framandi en það var líka hugmynd landa hans, rithöfundarins Jacques-Henri Bernardin de Saint-Pierre (1737-1814), sem birti teikningar í einni bók sinni þar sem hann líkti íbúum Venusar við „glaðlynda eyjaskeggja á Tahítí.”

Árið 1918 taldi sænski efnafræðingurinn og nóbelsverðlaunahafinn Svante Arrhenius að:

Allt á Venusi er rennandi blautt… Mjög stór hluti yfirborðsins … er án nokkurs efa þakinn fenjum, sambærilegum þeim sem eru hér á jörðinni, þar sem kolun getur átt sér stað. Hinar stöðugu og einsleitu loftslagsaðstæður, sem eru þar til staðar, valda algjörum skorti á aðlögun af völdum breytilegra utanaðkomandi aðstæðna. Þar af leiðandi eru aðeins frumstæð lífsform til staðar, flest sem tilheyra, án efa, plönturíkinu; og lífverurnar eru næstum alls staðar á reikistjörnunni af sömu tegund.

Á fjórða áratug tuttugustu aldar hófu stjörnufræðingar að leita eftir vatnsgufu í skýjum Venusar. Ekkert fannst og kom það flestum talsvert á óvart. Þess í stað sáust merki um koldíoxíð og var það síðasti naglinn í kistu fenjatilgátunnar.

Vangaveltur héldu engu að síður áfram. Árið 1955 komu bandarísku stjörnufræðingarnir Fred Whipple og Donald Menzel fram með þá hugmynd að í lofthjúpi Venusar gætu leynst ískristallar sem ekki kæmu fram á litrófsmælingum. Fyrir þeim var Venus vatnaveröld; hnöttur þakinn kolsýrðu hafi. Eftir að þessi hugmynd kom fram var því stundum haldið fram að í höfum Venusar lifðu frumstæð sjávardýr.

Á þessum tíma var hugmyndum um líf á Venusi smám saman að deyja út en enn eimdi þó eftir af henni.  Árið 1960 sagði vísindablaðamaðurinn G. Edward Pendray að „Venus gæti reynst dásamlegur staður til að búa á … svona eins og Flórída.”

Annað kom á daginn þegar lofthjúpur Venusar var rannsakaður betur.

Lofthjúpur

Árið 1932 fundu stjörnufræðingar merki um koldíoxíð (CO₂) í þykkum ofthjúpi Venusar. Koldíoxíð er gróðurhúsalofttegund sem dregur í sig varma og veldur hlýnun. Lofthjúpurinn endurvarpar aftur á móti talsverðu magni sólarljóss, raunar svo miklu að af því hljótast talsverð kólnunaráhrif. Menn töldu sennilegt að yfirborðshitastigið á Venusi væri undir 100°C og sáu enn fyrir sér hlý höf, stöðuvötn og mögulega lífverur sem byggju við regnskógaaðstæður.

Einn þeirra sem dró mjög í efa að Venus væri hlý paradísarveröld var stjörnufræðingurinn Carl Sagan. Eftir að hafa rannsakað útvarpsgeislun frá Venusi dró Sagan þá ályktun, að hitastigið í lofthjúpnum væri allt að 500°C.

Þegar fyrstu könnunarför jarðarbúa svifu framhjá Venusi kom í ljós reikistjarna sem líktist einmitt frekar helvíti en himnaríki. Mælingar sýndu að yfirborðið var ekki rakt heldur skraufþurrt – hundrað sinnum þurrara en yfirborð Jarðar. 

Hitastigið mældist í kringum 480°C. Venus er heitari en nokkur önnur reikistjarna. Lofthjúpurinn reyndist 96,5% úr koldíoxíði og aðeins 3,5% úr nitri. Loftþrýstingurinn er 90 sinnum meiri en við sjávarmál á Jörðinni. Þrýstingurinn er álíka mikill og á eins kílómetra dýpi í höfum jarðar. Við slíkar aðstæður hegðar hjúpurinn sér fremur eins og vökvi en gas. Geimfari á yfirborði Venusar gæti bókstaflega flogið líkt og fugl ef hann festi á sig vængi.

Skýin voru ekki úr vatnsdropum heldur brennisteinssýru sem rigndi á geimförin á leið inn í lofthjúpinn. Brennisteinssýruregnið kemst þó aldrei niður á yfirborðið sjálft. Vegna gífurlegs hita gufar sýran upp hátt í lofthjúpnum. Á yfirborðinu sjálfu er þó brennisteinsfnykur. 

Tilraunir vísindamanna við Cambridge-háskóla benda til þess að í skýjum Venusar séu súlfíð sem innihalda járn og eru stöðug við þær aðstæður sem ríkja í andrúmslofti Venusar. Litrófsgreining sýnir að dökku svæðin sem sjást í útfjólubláu ljósi séu úr járnsúlfíðssýru. 

Erfitt er að gera sér í hugarlund jafn óviðfelldinn stað í sólkerfinu og Venus. Engan skyldi undra ef óheppnum geimfara fyndist hann staddur í helvíti þær örfáu mínútur sem hann ætti eftir ólifaðar.

Óðagróðurhúsaáhrif

Þótt Venus sé nær sólu en Jörðin, berst yfirborði Jarðar í raun meiri orka en yfirborð Venuars. Ástæðan er að lofthjúpur Venusar endurvarpar yfir 70% þess sólarljóss sem á hann fellur, samanborið við um 30% endurvarp Jarðar. Venus er í raun mun heitari en hún ætti að vera. Hefði Venus ekki lofthjúp væri yfirborðshitinn í kringum 45°C. Með álíka þykkum lofthjúpi og Jörðin væri eðlilegt hitastig á Venusi sennilegast í kringum suðumark vatns, um 100°C.

Eldvirkni á Venusi hefur mótað lofthjúpinn. Eldfjöll á Jörðinni hafa gert hið sama en lofthjúpar beggja reikistjarna hafa þróast á gerólíkan hátt. 

Á Jörðinni er umtalsvert fljótandi vatn í höfunum en lítið koldíoxíð í lofthjúpnum. Venus er algjör andstæða. Lofthjúpurinn er skraufþurr og þykkur koldíoxíðshjúpur. Talið er að í fyrstu hafi lofthjúpar beggja reikistjarna verið keimlíkir og vilja stjörnufræðingar því gjarnan varpa ljósi á það hvers vegna lofthjúpar tvíburareikistjarnanna hlutu svo ólík örlög.

Þegar sólkerfið varð til innihéldu frumlofthjúpar Venusar og Jarðar mestmegnis vetni og helíum og önnur efna í snefilmagni. Sólvindar feyktu þessum léttu atómum burt og svo fór að frumlofthjúpurinn allur lak út í geiminn. 

Á sama tíma og frumlofthjúparnir voru að hverfa komu nýjar gastegundir úr eldgosum. Eldfjallagastegundirnar mynduðu seinni lofthjúpa reikistjarnanna. Atómin í þessum gastegundum höfðu bundist í steindir innan í reikistjörnunum en þegar steindirnar bráðnuðu streymdu þau úr eldfjöllunum við eldgos. Eldfjallagas er mestmegnis vatnsgufa auk koldíoxíðs og brennisteinsdíoxíðs en inniheldur líka önnur efni á borð við nitur og ammóníak. Samtímis rigndi halastjörnum yfir reikistjörnurnar og báru með sér hluta þess vatns sem er á reikistjörnunum.

Vatn hefur líklega gegn veigamiklu hlutverki í lofthjúpi Venusar í fyrndinni. Venus og Jörðin eru álíka stórar, svo álíka fjöldi halastjarna ætti að hafa fallið á báða hnettina. Eldfjöll á Venusi hafa líka gefið frá sér mikið magn vatnsgufu.

Hringrás efna á Jörðinni og Venusi. Mynd: W.H. Freeman og Stjörnufræðivefurinn

Rannsóknir á þróun stjarna benda til þess að í upphafi hafi sólin verið talsvert daufari en hún er í dag. Hitastigið á Venusi í fortíðinni gæti því hafa verið töluvert lægra. Vatnsgufa gæti hafa þést í lofthjúpnum og fallið sem úrkoma á yfirborðið og myndað höf og stöðuvötn, eins og á Jörðinni.

En ef vatnsgufa og koldíoxíð voru eitt sinn svo algeng í lofthjúpi Jarðar og Venusar, hvað varð þá um koldíoxíð Jarðar og hvað varð um allt vatnið á Venusi? Á Jörðinni er koldíoxíð uppleyst í höfunum og bundið í berg eins og kalkstein eða marmara. Líka lífið.

Á Jörðinni kemur sjórinn (og berg) í veg fyrir að koldíoxíð safnist saman í of miklu magni í lofthjúpnum. Sama hefði gerst í höfum Venusar en þegar vatn gufar upp myndast vatnsgufuský. Vatnsgufa er gróðurhúsalofttegund og hefur haldið hitastigi lofthjúps Venusar nokkuð háu. Í fyrstu hafði þetta lítil áhrif á höf Venusa. Jafnvel þótt lofthitinn hefði hækkað upp fyrir 100°C, hefði hærri loftþrýstingur haldið höfunum fljótandi (ef loftþrýstingur er hærri, er suðumark vatns hærra en 100°C og öfugt).

Þessar hlýju og röku aðstæður gætu hafa varað í nokkur hundruð milljónir ára. En þegar orkuútgeislun sólar jókst með tímanum hækkaði hitinn smám saman. Þegar lofthitinn fór yfir 374°C tóku höf Venusar að gufa upp, sama hver loftþrýstingurinn var. Vatnsgufuaukningin í lofthjúpnum jók enn á gróðurhúsaáhrifin sem olli því að hitastigið hækkaði enn frekar og hraðaði uppgufuninni. Enn meiri vatnsgufa myndaðist og lofthjúpurinn þykknaði. Þetta er skólabókardæmi um óðagróðurhúsaáhrif eða óðahlýnun (e. runaway greenhouse effect) þar sem hitastigsaukning veldur frekari hlýnun og svo framvegis.

Þegar höf Venusar hurfu var ekkert ferli til staðar til að fanga og binda koldíoxíðið úr lofthjúpnum. Án hafs til að binda koldíoxíð safnaðist það fyrir í lofthjúpnum sem jók enn frekar gróðurhúsáhrifin. Að lokum varð hitinn nógu hár til að leysa upp koldíoxíðið sem var bundið í bergi. Þetta koldíoxíð er lofthjúpur Venusar í dag.

Hlýnunin jókst ekki út í hið óendanlega. Með tímanum hefur útfjólublátt ljós frá sólinni sundrað vatnssameindum  í súrefnis- og vetnisatóm. Þyngdartog Venusar er ekki nægilega sterkt til að halda í léttu vetnisatómin sem streyma út í geiminn. Eftir sátu súrefnisatómin sem bast við önnur efni. Á endanum glataðist næstum öll vatnsgufan úr lofthjúpi Venusar. Þegar það gerðist og koldíoxíðið var allt farið úr berginu, hægðist á óðahlýnuninni uns hún stöðvaðist. Í dag hafa þessi óðagróðurhúsaáhrifin jafnast út svo hitastigið helst nokkuð jafnt á yfirborðinu um 480°C.

Venus er okkur jarðarbúum áminning um að fara vel með lofthjúpinn okkar. Venus veitir okkur dýrmæta þekkingu á loftslagsbreytingum. Við gætum breytt himnaríki í helvíti ef við hættum ekki að losa gróðurhúsalofttegundir út í andrúmsloftið.

Fosfín

Mánudaginn 14. september 2022 tilkynntu stjörnufræðingar um uppgötvun á sjaldgæfri sameind – fosfíni – í skýjum Venusar. Á Jörðinni verður fosfín aðeins til í efnaiðnaði eða frá örverum sem þrífast í súrefnissnauðu umhverfi. Stjörnufræðingar hafa um áratugaskeið velt fyrir sér hvort örverur gætu þrifist í skýjatoppum Venusar — svífandi hátt yfir brennheitu yfirborðinu. Ef sú er raunin þyrftu þær að þola mjög súrt umhverfi. Þessi uppgötvun á fosfíni gæti bent til þess að svif-örverur gætu þrifist utan Jarðar.

Teikning af fosfínsameindum í andrúmslofti Venusar. Mynd: ESO/M. Kornmesser/L. Calcada & NASA/JPL/Caltech

Útreikningar benda til þess að fosfínið í skýjum Venusar sé i litlu magni, aðeins 20 sameindir af hverjum milljarði sameinda. Þótt magnið sé lítið finnast engar líklegar skýringar á því að fosfínið eigi sér ólífrænan en náttúrulegan uppruna, hvort sem er af völdum sólarljóss, steinefna sem fjúka upp af yfirborðinu, eldfjalla eða eldinga. Útreikningar benda til þess að þessi ólífrænu ferli geti í mesta lagi myndað einn tíuþúsundasta af fosfíninu sem mælist.

Fosfínsameind er úr einu fosfóratómi og þremur vetnisatómum. Til að framleiða það í því magni sem það mælist í á Venusi þyrfti framleiðslugeta baktería sem gefa frá sér fosfín á Jörðinni aðeins að vera um 10%. Þessar bakteríur þrífast aðeins í súrefnissnauðu umhverfi, taka upp fosfat úr steinefnum og lífrænum efnum, hvarfa það við vetni og gefa þá frá sér fosfín. Á Venusi væru hugsanlegar örverur eflaust gerólíkar hliðstæðum sínum á Jörðinni. Þær gætu verið uppspretta fosfínsins í lofthjúpi Venusar.

Uppgötvun á fosfíni í skýjum Venusar kom vísindamönnum mjög á óvart og hefur hún raunar verið dregin í efa. Stjörnufræðingar taka því skýrt fram að mun meiri rannsókna sé þörf til að staðfesta að fosfínið megi rekja til lífs. Í háskýjaslæðum Venusar er hitastigið nokkuð notalegt, um 30°C, en vandinn er sá að þau eru um 90% brennisteinssýra. Örverur þyrftu því að þola mjög lágt sýrustig, þ.e. mjög súrt umhverfi.

Landslag

Yfirborð Venusar er mjög flatt. Um 80% yfirborðsins eru þakin hraunbreiðum. Þrátt fyrir það er yfirborðið fjölbreytt.

Venus hefur engin höf. Því er ekkert sjávarmál til að mæla meðalhæð yfirborðsins. Þess í stað styðjast stjörnufræðingar við meðalgeisla (meðalradíus) reikistjörnunnar til að ákvarða meðalupphækkun yfirborðsins. Öll kennileiti eru síðan mæld með tilliti til þessa stærðfræðilega yfirborðs. Þetta kallast meðaljarðlag (e. mean geoid) og er 6052 km á Venusi.

Gögn frá Pioneer Venus og Magellan gervitunglunum sýna að skipta má yfirborði Venusar í þrennt: sléttur, láglendi og hálendi. Rétt rúmur helmingur af yfirborðinu er í innan við 500 metra hæð yfir þessu meðaljarðlagi en 10% rísa meira en tvo km yfir meðaljarðlagið. Munurinn á hæsta og lægsta punkti er aðeins um þrettán km. Á Jörðinni er munurinn tæplega 20 km (Everestfjall er 8,85 km en Challengergjáin í Kyrrhafi er 11 km djúp).

Norðan og sunnan miðbaugs eru tvö áberandi hálendissvæði. Á norðurhvelinu er Ishtar Terra (nefnt eftir babýlónísku ástargyðjunni) en það er á stærð við Ástralíu. Á því er meðal annars Lakshmi-hásléttan sem er umlukin hæsta fjallgarði Venusar, Maxwellfjöllnum, sem rísa um 11 km yfir meðalhæð yfirborðsins. 

Á suðurhvelinu er Afródíta Terra, um 16.000 km langt og 2000 km breitt eða álíka stórt og Suður-Ameríka. Á ratsjármyndum sést að svæðið er þakið gríðarmiklum misgengjum og sprungum.

Örnefni

Næstum öll kennileiti yfirborðsins eru nefnd eftir þekktum konum og gyðjum. Ástæðan er sú að Venus er eina reikistjarnan nefnd eftir gyðju. Þannig er til að mynda eldfjallið Sif að finna á Venusi en hún var kona Þórs í norrænni goðafræði. Gulafjall er nefnt eftir lækningagyðju Súmera og Maatfjall eftir réttlætis- og sannleiksgyðju Egypta.

Meðal annarra nafna eru María Stúart (Skotadrottning) og Ísabella Spánardrotting (móðir Katrínar af Aragóníu sem var ein átta eiginkvenna Hinriks 8.). Einu undantekningarnar eru Maxwellfjöllin, sem nefnd eru eftir skoska eðlisfræðingnum James Clerk Maxwell, og hálendissvæðin Alfa og Beta. Þessum svæðum var gefin örnefni áður en nafnahefð Alþjóðasambands stjarnfræðinga að nefna kennileiti Venusar eftir konum var tekið upp.

Jarðfræði

Gervitungl á braut um Venus hafa ekki fundið nein merki um flekahreyfingar. Gígar eru tiltölulega fáir, sennilega aðeins um þúsund talsins sem eru meira en nokkrir km í þvermál. Dreifast þeir nokkuð jafnt um yfirborðið. 

Elstu landsvæði Venusar eru sennilega um 800 milljón ára gömul. Til samanburðar eru elstu landsvæði á Jörðinni tæplega 4 milljarða ára gömul. Talið er að mikil eldgosahrina hafi átt sér stað fyrir um 400 milljón árum og að hraunflóð frá þeim hafi kaffært eldri gíga.

Nýjustu niðurstöður vísindamanna sem starfa við Venus Express leiðangurinn benda til þess að Venus sé enn eldvirkur hnöttur. Af gögnum Venus Express að dæma virðast hraun í kringum nokkur stór eldfjöll, heit, ung og óveðruð. Það þýðir að hraunin geta ekki verið eldri en 2,5 milljón ára og gætu jafnvel verið innan við 250.000 ára.

Eldfjöll

Á Venusi eru nokkur stór eldfjöll. Stærsta eldfjallið er dyngjan Þeiafjall sem er 6.000 metra há og meira en 1.000 km í þvermál (með hraunflákunum frá fjallinu). 

Magellan fann svonefndar kórónur sem virðast vera útbrot mikils og þykks hrauns sem fallið hefur ofan í einhvers konar dæld á yfirborðinu. 

Í Maat Mons virðist efsta efnið ekki meira en 10 milljón ára og gæti verið yngra. Það bendir til þess að reikistjarnan sé enn eldvirkn. 

Magellan fann ennfremur lengstu hrauntröð sólkerfisins á suðurhveli Venusar, Baltisdal (Baltis Vallis). Hún er um 6.800 km löng. Til samanburðar er Níl, lengsta fljót Jarðar, um 6.600 km löng. Á Venusi er einnig að finna víðáttumiklar sléttur s.s. Atlantasléttuna, Guineveresléttuna og Laviniasléttuna.

Innviðir

Eldvirkni á Venusi bendir til þess að reikistjarnan sé bráðin að innan. Á hinn bóginn höfum við engin gögn frá skjálftamælum sem styðja þessa tilgátu því ekkert Venera geimfaranna innihélt skjálftamæla. Engu að síður er talið að innviðir Venusar svipi til innviða Jarðar. Þannig er álitið að innst í Venusi sé járnkjarni með um 3.000 km radíus og þar fyrir utan bráðinn bergmöttull sem nái langleiðina að yfirborðinu. Yst er skorpa og benda rannsóknir til að hún sé mun þykkari en jarðskorpan. Einnig skortir hana sveigjanleikann sem jarðskorpan hefur. Gæti skýringarinnar verið að leita í lágu hlutfalli vatns í skorpu Venusar.

Venus hefur ekkert segulsvið, hugsanlega vegna hægs möndulsnúnings. Talið er að segulsvið jarðar spanist upp vegna snúnings gegnheils innri járnkjarna innan í bráðnum ytri kjarna en þetta samspil er væntanlega ekki í Venusi. Ekki er hægt að fullyrða að Venus hafi ekki haft segulsvið skömmu eftir að hún myndaðist.

Könnun Venusar

Venus er áberandi á kvöld- og morgunhimninum og hefur þekkst frá alda öðli. Elstu skráðu heimildir um Venus eru frá Babýlóníu um 1600 árum fyrir okkar tímatal þar sem staðsetning reikistjörnunnar á himninum um 21 árs skeið er nákvæmlega skrásett. 

Mörg menningarsamfélög töldu Venus tvö mismunandi fyrirbæri: Morgunstjarna og kvöldstjarna. Talið er að gríski stærðfræðingurinn Pýþagóras frá Samos hafi fyrstur manna áttað sig á að um eitt og sama fyrirbærið væri að ræða. Pýþagóras taldi engu að síður að Venus snerist um Jörðina líkt og viðtekna heimsmynd þess tíma, jarðmiðjukenningin, sagði til um.

Fátt markvert gerðist í rannsóknum á Venusi þar til sjónaukinn kom til sögunnar á 17. öld. Þar sem Venus er milli sólar og jarðar sjást kvartilaskipti á Venusi, svipað og kvartilaskipti tunglsins.

Galíleó Galílei sá fyrstur manna kvartilaskipti Venusar í desember 1610. Galíleó tók líka eftir að sýndarstærð Venusar jókst samhliða kvartilaskiptunum: Þegar fjórðungur Venusar er upplýstur, er sýndarstærðin mest. Athuganir Galíleós studdu sólmiðjukenningu Kópernikusar en kvartilaskiptin voru sterkasta sönnun þess að Venus snerist um sólu en ekki Jörðina. Venus og Merkúríus sjást ekki frá Jörðinni þegar þær eru að fullu upplýstar, þar sem þær eru þá í ytri samstöðu (e. superior conjunction), hinumegin við sól og rísa og setjast með sólinni.

Þegar Rússinn Mikhail Lomonosov fylgdist með þvergöngu Venusar árið 1761 frá Pétursborg í Rússlandi, sá hann dropaáhrif þegar reikistjarnan hóf að ganga inn fyrir skífu sólar. Lomonosov taldi þetta merki þess að Venus hefði „lofthjúp sem væri jafn mikill ef ekki meiri en sá sem umlykur jarðkringluna okkar”. 

Í kjölfarið reyndu athugendur að greina mynstur í skýjahulunni í þeirri von að læra sitthvað um snúningstímann og hugsanlega koma auga á yfirborðið. Þessar athuganir reyndust árangurslausar því þótt auðvelt væri að sjá skýin, sáu menn ekkert annað en einsleita skýjahulu. 

Þegar þýski stjörnuáhugamaðurinn Johann Schröter taldi sig hafa séð sólarljós lýsa upp fjallstind sem stæði upp úr skýjunum, fékk enski stjörnuáhugamaðurinn William Herschel veður af athugunum hans og kannaði hana gaumgæfilega en sá ekkert markvert.

Flestir sáu ekkert áhugavert þegar þeir litu á Venus í sjónauka. Áhugaverð undantekning var franski stjörnuáhugamaðurinn Charles Boyers. Boyer var lögfræðingur sem starfaði fyrir franska ríkið í Brassaville, höfuðborg Kongó, stuttu fyrir 1960. Þar voru aðstæður stjörnuathugana ákjósanlegar að mati Boyers svo hann smíðaði tíu tommu spegilsjónauka. Boyers sendi vini sínum, Henri Camichel stjörnufræðingi við Pic du Midi stjörnustöðina í Pýreneafjöllunum í Frakklandi, bréf þar sem hann spurðist fyrir um spennandi rannsóknarefni. Camichel hvatti Boyer til að ljósmynda Venus í útfjólubláu ljósi því stjörnufræðingar höfðu komist að því að þá sáust dökkleit mynstur í lofthjúpi Venusar en þóttu of dauf og einkennileg til þess að gefa snúningstímann. Myndir Boyers voru óskýrar en Camichel taldi myndirnar sýna merki um fjögurra daga snúningstíma.

Á sama tíma kannaði annar stjörnuáhugamaður, Rodger Gordon að nafni, Venus í gegnum útfjólubláa síu. Gordon vissi ekki af niðurstöðum Camichels og Boyers og taldi líka að snúningstími Venusar væri fjórir dagar. Gordon birti grein um rannsóknir sínar í fréttabréfi stjörnuskoðunarfélags sem hann tilheyrði í nóvember 1962. „Ég hef ekki mikla trú á niðurstöðum mínum,” viðurkenndi hann. „Það kæmi mér því ekki á óvart ef ég væri töluvert frá réttu gildi.”

Hvað raunverulegan snúningstíma Venusar snertir, voru þeir Camichel, Boyer og Gordon talsvert frá réttri niðurstöðu. Ratstjárrannsóknir bandarískra og rússneskra stjörnufræðinga árið 1962 sýndu að snúningstími Venusar var 243 dagar. „Mig langaði mest að hverfa ofan í jörðina,” sagði Gordon. Boyer og Camichel stóðu fast við niðurstöður sínar og sendu grein um fjögurra daga snúningstíma lofthjúpsins til birtingar í Icarus sem er ritrýnt fræðirit um reikistjörnufræði. Birtingu greinarinnar var hafnað eftir að Carl Sagan, sem þá var ungur stjörnufræðingur við Harvardháskóla, hafði ritrýnt greinina. Sagan hafnaði greininni og sagði að „fjögurra daga snúningur er fræðilega ómögulegur og sýnir hversu vitlaus vinna óvanra áhugamanna getur verið.” Stjörnuáhugamennirnir létu ekki deigan síga og héldu rannsóknum sínum áfram og komust alltaf að sömu niðurstöðu.

Málið var loks til lykta leitt í febrúar 1974 þegar Mariner 10 geimfarið ljósmyndaði reikistjörnuna í útfjólubláu ljósi. Myndir Mariners sýndu að stjörnuáhugamennirnir höfðu á réttu að standa eftir allt saman. Vandamálið var einungis það að snúningur lofthjúpsins var ekki í takti við snúningstíma reikistjönunnar sjálfrar.

Könnun gervitungla

Fjöldi geimkanna hafa heimsótt Venus. Skotgluggi opnast milli Jarðar og Venusar á tæplega 19 mánaða fresti sem þýðir að staða reikistjarnanna tveggja í sólkerfinu er hagstæð til geimskots. Árin 1962 til 1985 var að meðaltali eitt geimfar sent til Venusar í hvert sinn sem skotgluggi opnaðist. Tíu sovésk geimför hafa lent á yfirborðinu en entust aðeins í fáeinar mínútur. Þrátt fyrir ákafann áhuga og nokkuð ítarlegar rannsóknir manna á Venusi er hún engu að síður enn meðal torskildustu reikistjarna sólkerfisins.

Framhjáflug og brautarför

Geimkönnun Venusar hófst formlega þann 12. febrúar 1961 þegar Sovétmenn skutu Venera 1 geimfarinu til reikistjörnunnar. Venera 1 var fyrsta geimfarið sem átti að heimsækja aðra reikistjörnu og brotlenda á henni en eftir aðeins vikuferðalag rofnaði sambandið. Geimfarið var þá í tveggja milljón km fjarlægð frá Jörðu. Talið er að það hafi flogið í innan við 100.000 km fjarlægð frá Venusi um miðjan maímánuð sama ár.

Árið 1962 sendu Bandaríkjamenn Mariner 2 til Venusar og var það fyrsta geimfarið til að heimsækja aðra reikistjörnu. Mariner 2 flaug framhjá Venusi í 34.833 km fjarlægð og sýndu geislamælar geimfarsins að hitastigið á yfirborðinu var yfir 400°C. Mariner 2 batt þar með enda á allar vangaveltur um að Venus væri lífvænlega reikistjarna.

Þann 1. mars 1966 varð Venera 3 geimfarið fyrsti manngerði hluturinn til að falla í gegnum lofthjúp annarar reikistjörnu og brotlenda á yfirborðinu Geimfarið sendi gögn þar sem fjarskiptabúnaðurinn bilaði skömmu fyrir komuna til Venusar. Næst heimsótti Venera 4 Venus hinn 18. október 1967. Geimfarið féll í gegnum lofthjúpinn og tókst að senda gögn til Jarðar sem sýndu að hitastigið var í kringum 480°C. Lofthjúpurinn reyndist úr koldíoxíði, eins og menn hafði grunað, en mun þéttari en stjörnufræðingar gerðu ráð fyrir. Venera 4 féll því mun hægar í gegnum lofthjúpinn en búist hafði verið við, svo rafhlöður geimfarsins tæmdust áður en geimfarið snerti yfirborðið, þá í um 25 km hæð.

Degi síðar eða 19. október 1967 flaug Mariner 5 framhjá Venusi í aðeins 4000 km fjarlægð. Mariner 5 hafði upphaflega verið hugsað sem varafar Mariners 4 sem fór til Mars en þegar sá leiðangur reyndist árangursríkur var Mariner 5 stefnt til Venusar í staðinn. Um borð í Mariner 5 voru fullkomnari mælitæki en í Mariner 4 svo ítarlegri og nákvæmari upplýsingar fengust um lofthjúpinn. Hópur sovéskra og bandarískra stjörnufræðinga unnu saman að greiningu gagna frá Venera 4 og Mariner 5. Var þetta eitt fyrsta dæmið um góða samvinnu þessara stórvelda þegar Kaldastríðsdeilan stóð sem hæst.

Óhætt er að segja að verkfræðingar og stjörnufræðingar hafi lært mikið af Venera 4. Með þessa dýrmætu reynslu í huga sendu Sovétmenn Venera 5 og Venera 6 á loft í janúar 1969 með fimm daga millibili. Geimförin komust á leiðarenda 16. og 17. maí sama ár og var þá búið að styrkja þau sérstaklega svo þau þyldu þrýstinginn í lofthjúpnum. Einnig var búið að smækka fallhlífina svo geimförin féllu hraðar í gegnum lofthjúpinn. Geimförin komust heilu og höldnu inn í lofthjúpinn og sendu gögn í um fimmtán mínútur hvort en eyðilögðust bæði um 20 km yfir yfirborðinu. Brotlentu þau á næturhlið reikistjörnunnar.

Lendingarför

Þann 15. desember 1970 lenti Venera 7 fyrst geimfara heilu og höldnu á Venusi og annarri reikistjörnu. Lendingin gekk ekki þrautalaust fyrir sig því talið er að fallhlíf geimfarsins hafi rifnað á leiðinni til lendingar svo hún varð harðari en menn áttu von á. Geimfarið er talið hafa lent í hlíð og sendi upplýsingar um hitastigið og þrýstinginn í um 23 mínútur. Tveimur árum seinna lenti Venera 8 á yfirborðinu en entist aðeins í fimmtíu mínútur.

Þann 22. október 1975 komst Venera 9 fyrst geimfara á braut um Venus. Um borð voru myndavélar og litrófsmælar sem sendu mikið magn upplýsinga um reikistjörnuna í heild. Með í för var lendingarfar sem lenti heilu og höldnu og sendi fyrstu myndirnar af yfirborði Venusar til Jarðar. Myndirnar sýndu að geimfarið hafði lent í hlíð og hallaði um 20 gráður. Í kring voru 30 til 40 cm hnullungar á víð og dreif. Þremur dögum síðar lenti Venera 10 líka á Venusi og gerði svipaðar rannsóknir. Lendingarstaður þess geimfars sýndi sennilega nokkuð veðrað basalt.

Þann 5. febrúar 1974 flaug Mariner 10 framhjá Venusi á leið til Merkúríusar. Mariner 10 tók meira en 4000 ljósmyndir af reikistjörnunni sem sýndu sviplausan lofthjúp. Í útfjólubláu ljósi sáust aftur á móti smáatriði í skýjunum sem aldrei höfðu sést áður.

Venus á endurunnum myndum sem Mariner 10 tók í febrúar 1974. Mynd: NASA/JPL-Caltech

Árið 1978 sendi NASA tvö Pioneer geimför, brautarfar og þrjá lofthjúpskanna, til Venusar. Geimförin komust á leiðarenda þann 9. desember 1978 og féllu lofthjúpskannarnir inn í lofthjúp Venusar. Brautarfarið sveimaði um Venus í þrettán ár og sendi til jarðar gögn um efnasamsetningu lofthjúpsins, vinda og varmadrefingu.

Sovétmenn héldu Venera verkefninu áfram næstu árin. Dagana 1. og 5. mars 1982 lentu Venera 13 og 14 á yfirborðinu og tóku fyrstu litmyndirnar. Bæði geimförin féllu í gegnum lofthjúpinn með aðstoð fallhlífar sem var viljandi losuð í 50 km hæð yfir yfirborðinu. Þéttleiki lofthjúpsins hægði nægilega á ferðalagi geimfaranna það sem eftir var og lentu bæði heilu og höldnu. Geimförin voru útbúin snertiarmi til þess að efnagreina yfirborðið en Venera 14 lenti í því að armurinn lenti á linsuhlífinni sem kastaðist af myndavélinni við lendinguna, svo ekki reyndist unnt að greina bergið á yfirborðinu.

Venera verkefninu lauk í október 1983 þegar Venera 15 og 16 komust á braut um reikistjörnuna og kortlögðu yfirborðið með hjálp ratsjár. Í fyrsta sinn fengust nákvæmar upplýsingar af jarðfræði Venusar og meðal þess sem uppgötvaðist voru óvenju stór eldfjöll. Á Venusi voru engin merki um flekahreyfingar þrátt fyrir greinileg merki um eldvirkni.

Sovétmenn höfðu ekki sungið sitt síðasta við könnun Venusar því árið 1985 nýttu þeir tækifærið og sendu geimförin Vega 1 og Vega 2 til Venusar og halastjörnu Halleys. Með í för voru tveir lofthjúpskannar sem innihéldu loftbelg. Loftbelgirnir sveimuðu um reikistjörnuna í 53 km hæð þar sem bæði þrýstingur og hitastig er sambærilegt og í lofthjúpi jarðar. Loftbelgirnir entust í um 46 klukkustundir og uppgötvuðu að lofthjúpurinn var mun vindasamari en menn bjuggust við.

Árið 2010 sendi japanska geimferðastofnunin JAXA Akatsuki geimfarið, sem einnig er þekkt sem Venus Climate Orbiter. Farið átti að rannsaka lofthjúp Venusar og leita eftir ummerkjum um eldvirkni á yfirborðinu en við komuna til Venusar, mistókst að koma geimfarinu á braut um reikistjörnuna og þaut það framhjá. Japanir náðu þó að bjarga leiðangrinum og fór Akatsuki loks á braut um Venus í desember 2015.

Magellan geimfarið

Þann 4. maí 1989 sendi NASA á loft Magellan geimfarið. Það er sá leiðangur hefur kennt okkur hvað mest um jarðfræði reikistjörnunnar. Meginmarkmið Magellan var að kortleggja reikistjörnuna með ratsjá mun nákvæmar nokkru sinni áður. Þegar upp var staðið kortlagði Magellan 98% af reikistjörnunni en einnig 95% af þyngdarsviði hennar. Kort Magellans sýndu að yfirborðið var ungt og víða stór og forvitnileg eldfjöll sem frá lágu víðáttumiklir hraunstraumar. Árið 1994 var geimfarinu viljandi stefnt inn í lofthjúpinn.

Venus Express

Venus Express var fyrsti leiðangur evrópsku geimstofnunarinnar (ESA) til Venusar. Geimfarið komst á braut um Venus þann 11. apríl 2006 en leiðangrinum lauk í desember 2014. Gervitunglið rannsakaði lofthjúp Venusar og skýjahuluna í smáatriðum, yfirborðið og víxlverkun andrúmsloftsins við sólvindinn. Þá fann gervitunglið sannanir fyrir nýlega eldvirkni á Venusi.

Venus Express. Mynd: ESA/D. Ducros

Komandi leiðangrar

Nokkrir leiðangrar eru fyrirhugaðir til Venusar í nánustu framtíð. Í desember 2025 hyggjast Indverjar skjóta á loft Venus Orbiter Mission sem kanna á yfirborð og andrúmsloft Venusar. Ári síðar stefna Kínverjar á að senda á loft Venusar-kanna. Rússar eru ennfremur að þróa brautarfarið og lendingarkannann Venera-D og er fyrirhugað að senda það af stað árið 2029.

Árið 2028 verður DAVINCI (Deep Atmosphere Venus Invertigation of Noble Gases, Chemistry and Imaging) geimfari NASA skotið á loft. Tilgangurinn er að koma brautarfari til reikistjörnunnar og senda lofthjúpskanna inn í andrúmsloftið.

Lending DAVINCI könnunarfarsins á Venusi. Mynd: NASA/GSFC

Leiðangrinum verður fylgt eftir árið 2031 þegar VERITAS (Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography and Spectroscopy) leiðangurinn hefst. VERITAS á að kortleggja yfirborðið í hárir upplausn og afla jarðeðlisfræðilegra gagna um Venus. Undirbúningur og æfingar fyrir leiðangurinn hafa meðal annars farið fram á Íslandi.

Vísindamenn í VERITAS verkefninu við æfingar og prófanir á LIDAR leysigeislamælingum á hálendi Íslands. Á Venusi leynast samskonar hraun og á Íslandi. Mynd: NASA/JPL

Sama ár stefnir ESA á að senda gervitunglið EnVIsion til Venusar. Leiðangurinn á að ná heildrænni sýn á reikistjörnuna, allt frá upplýsingum um kjarna hennar til andrúmslofts og ekki síst að svara spurningunni hvers vegna Jörðin og Venus urðu svona ólíkar.

EnVision leiðangur ESA. Mynd: NASA/JAXA/DARTS/Damia Bouic/VR2Planets

Fylgitungl

Venus hefur ekkert fylgitungl en ekki er mjög langt síðan menn töldu að svo gæti verið. Árið 1672 tók ítalski stjörnufræðingurinn Giovanni Domenico Cassini eftir litlu daufu fyrirbæri nærri Venusi. Cassini velti fyrir sér hvort Venus hefði hugsanlega fylgitungl en ákvað að tilkynna ekki um athugun sína. 

Fjórtán árum síðar (árið 1686) kom Cassini aftur auga á fyrirbærið og færði til bókar. Cassini taldi það fjórðungi minna en Venus og sýna kvartilaskipti eins og reikistjarnan sjálf. Síðar sáu þrír aðrir stjörnufræðingar samskonar fyrirbæri við Venus árin 1740, 1759 og 1761. 

Árið 1761 töldu fimm athugendur sig sjá fyrirbærið í heild átján sinnum. Einn taldi sig sjá dökkan blett sem fylgdi Venusi þegar reikistjarnan gekk fyrir sólina þann 9. júní 1761 en aðrir gátu ekki staðfest það. Árið 1764 töldu tveir aðrir athugendur sig sjá fylgitunglið átta sinnum en aðrir sem reyndu að koma auga á það sáu ekkert.

Stjörnufræðingar stóðu frammi fyrir einkennilegri stöðu. Nokkrir töldu sig sjá fylgitungl á meðan aðrir sáu ekkert. Árið 1766 birti stjórnandi stjörnustöðvarinnar í Vínarborg, séra Hell, grein þar sem hann lýsti því yfir að allar athuganir á fylgitunglinu mætti rekja til skynvillu. Myndin af Venusi væri svo björt að hún endurvarpaðist úr auga athugandans og aftur í sjónaukann þar sem smærri aukamynd birtist. 

Ekki voru allir á eitt sáttir um þessa skýringu séra Hell, þeirra á meðal Þjóðverinn Johann Heinrich Lambert sem birti brautartölur um tunglið í ársritinu Berliner Astronomischer Jahrbuch. Lambert taldi tunglið í tæplega 400.000 km fjarlægð frá reikistjörnunni og hefði ellefu daga og þriggja stunda umferðartíma. 

Stjörnufræðingar bundu vonir við að tunglið sæist þegar Venus gekk fyrir sólu þann 3. júní 1769 en allt kom fyrir ekki. Ekkert tungl sást. Augljóst er að Lambert gerði mistök þegar hann reiknaði út fjarlægð og umferðartíma tunglsins. Tunglið væri of langt frá Venusi til þess að umferðartíminn gæti verið aðeins ellefu dagar. Til samanburðar sveimar tunglið okkar um Jörðina í svipaðri fjarlægð á tuttugu og níu dögum.

Árið 1884 kom M. Hozeau, fyrrum stjórnandi Konunglegu stjörnustöðvarinnar í Brussel, með aðra tilgátu. Hozeau kannaði þær athuganir sem lágu fyrir og taldi að tungl Venusar væri í raun reikistjarna sem hringsólaði um sólin á 283 dögum. Á 1080 daga fresti væri þessi óþekkta reikistjarna í samstöðu við Venus og þá sæist hún. Hozeau nefndi þessa reikistjörnu Naith eftir egypskri gyðju.

Þremur árum síðar birtist löng greinargerð belgísku vísindaakademíunnar þar sem allar athuganirnar voru útskýrðar ítarlega. Rannsóknir Belganna sýndu ótvírætt að fyrirbærin voru allt saman fastastjörnur í bakgrunni í sömu sjónlínu og Venus á þeim tíam sem athuganirnar voru gerðar. Þessar stjörnur reyndust til dæmis χ (kí) Orionis, M Tauri, 71 Orionis, ν (ny) Geminorum og θ (þeta) Librae svo nokkrar séu nefndar.

Eftir birtingu þessarar greinar töldu flestir málið leyst. Venus hafði ekki tungl. Engu að síður birtist ein athugun í kjölfarið af manni sem hafði áður reynt að leyta eftir fylgitungli Venusar. Þann 13. ágúst 1892 tók Edward Emerson Barnard eftir fyrirbæri af sjöunda birtustigi nærri Venusi. Engin stjarna var á staðnum sem Barnard skýrði frá en hann var sérstaklega fær athugandi. Ekki er enn vitað hvað það var sem Barnard sá en líkum hefur verið leitt að því að þarna hafi verið um smástirni að ræða.

Að skoða Venus

Venus er alltaf bjartari en björtustu stjörnur himinsins þegar hún sést á himninum. Sýndarbirtustig hennar er milli -3,8 upp í -4,6 sem þýðir að einungis sólin og tunglið geta verið bjartari. Raunar er Venus svo björt hægt er að koma auga á hana um miðjan dag, ef þú veist hvert á að horfa.

Venus er hægt að sjá nokkuð langt frá sólinni, um 47 gráður frá henni við mestu álengd, ólíkt Merkúríusi sem fer sjaldan langt frá glýju sólar. Venus er enda næstum tvöfalt lengra frá sólinni en Merkúríus. Við austustu álengd er Venus kvöldstjarna og sést þá hátt yfir sjóndeildarhringnum í vestri eftir sólsetur. Við vestustu álengd er Venus morgunstjarna og sést þá hátt yfir sjóndeildarhringnum í austri þar sem hún boðar sólarupprás.

Þegar Venus er hvað björtust er hún 16 sinnum bjartari en bjartasta fastastjarnan. Aðeins sólin og tunglið eru bjartari. Fyrir því eru fjórar ástæður: Í fyrsta lagi er Venus fremur stór reikistjarna, álíka stór og jörðin. Í öðru lagi er Venus nálægt sólinni og í þriðja lagi nálægt jörðinni. Það þýðir að sýndarstærð hennar á himninum er frá 9,7 til 66 bogasekúndur þegar mest er. Í fjórða lagi endurvarpar Venus meira en 60% sólarljóssins sem á hana fellur. Þar sem Venus er nær sólu en jörðin sjást kvartilaskipti á henni líkt og á tunglinu. Venus er þannig „ný“ þegar hún er milli jarðar og sólar og full þegar hún er hinum megin við sólina frá jörðinni. Við austustu og vestustu álengd er hún upplýst að hálfu leyti. Venus er björtust þegar hún er að fjórðungi upplýst, enda þá miklu nær jörðu en þegar hún er hálf eða full. Það gerist venjulega rúmum mánuði áður en (þá á kvöldhimninum) eða eftir (þá á morgunhimninum) að reikistjarnan er við innri samstöðu. Mesta álengd hennar er venjulega tæplega 70 dögum fyrir og eftir innri samstöðu, en á þeim tíma er hún að hálfu leyti upplýst. Þess á milli er Venus sjáanleg að degi til.

Stundum er hægt að sjá Venus bæði á morgnana og á kvöldin á sama degi. Þetta gerist þegar Venus er lengst frá sólbaugnum og við innri samstöðu. Þá sér athugandi á norður- eða suðurhveli Venus bæði kvölds og morgna. Venus getur líka verið pólhverf frá Íslandi séð, þ.e. á lofti allan daginn.

Venus hefur oft verið talin fljúgandi furðuhlutur vegna þess hve björt og áberandi hún er. Fræg er sagan af Jimmy Carter fyrrverandi forseta Bandaríkjanna er hann taldi sig hafa séð fljúgandi furðuhlut á sveimi í janúar 1969. Þegar menn fóru að leita náttúrulegri skýringa kom í ljós að Carter hafði ásamt mörgum öðrum séð reikistjörnuna Venus, bjarta og ægifagra á vesturhimninum.

Þótt Venus sé björt og fögur að sjá með berum augum er hún næstum algjörlega einkennalaus í gegnum stjörnusjónauka. Með góðum handsjónauka og litlum stjörnusjónauka er hægt að sjá kvartilaskipti Venusar og fátt annað. Stjörnufræðingar áttuðu sig snemma á því að þeir sáu ekki niður á yfirborð reikistjörnunnar vegna þess að Venus var hulin þykkum lofthjúpi.

Smáatriði í lofthjúpnum sjást nánast eingöngu með stórum stjörnusjónauka og síu sem hleypir útfjólubláu ljósi í gegnum sig, en slíkar síur eru næstum eingöngu notaðar í myndatökur.

Venus á einni mínútu

Tengt efni

• Þverganga Venusar

• Þverganga Venusar 8. júní 2004

• Þverganga Venusar 5.-6. júní 2012

• Venus Express

Heimildir

Freedman, Roger og Kaufmann, William. 2004. Universe, 7th Edition. W. H. Freeman, New York.Beatty, J. Kelly; Petersen, Carolyn Collins og Chaikin, Andrew (ritstj.). 1998. The New Solar System. Cambridge University Press, Massachusetts.McFadden, Lucy-Ann; Johnson, Torrence og Weissman, Paul (ritstj.). 2006. Encyclopedia of the Solar System. Academic Press, California.

Hvernig vitna skal í þessa grein

• Sævar Helgi Bragason (2024). Venus. Stjörnufræðivefurinn. http://www.stjornufraedi.is/venus (sótt: DAGSETNING).