Венера, возможно когда-то давно, была планетой с умеренным климатом, содержащей жидкую воду на протяжении минимум 2-3 миллиардов лет. А затем, некая катастрофическая трансформация, начавшаяся более 700 миллионов лет назад, попросту осушила около 80 процентов планеты. Исследование, представленное на совместном заседании Майклом Уэйем из Института космических наук имени Годдарда, проливает новый свет на климатическую историю Венеры и может повлиять на наше понимание обитаемости экзопланет на аналогичных орбитах.
Сорок лет назад аппараты миссии НАСА “Пионер-Венера” обнаружили интригующие признаки того, что эта “искажённая” сестра Земли, возможно, когда-то имела мелкий океан воды. Чтобы понять, мог ли Венера в действительности когда-либо иметь стабильный климат, способный поддерживать существование жидкой воды, доктор Уэй и его коллега Энтони Дель Генио разработали серию из пяти симуляций, предполагающих разные уровни охвата водой поверхности планеты.
Иллюстрация Венеры с океаном воды. Источник: Wikipedia Commons/Ittiz
Во всех пяти сценариях исследователи выяснили, что Венера способна поддерживать стабильную температуру между максимумом около 50 градусов Цельсия и минимумом около 20 градусов Цельсия в течение примерно трёх миллиардов лет. Умеренный климат на Венере мог бы сохраниться и сегодня, если бы примерно 700-750 миллионов лет назад ряд событий не вызвал выброс, или дегазацию, углекислого газа, накопленного в горных породах планеты.
“Наша гипотеза заключается в том, что на Венере, возможно, был стабильный климат в течение миллиардов лет. Вполне возможно также, что некое глобальное происшествие ответственно за преобразование её климата из земного в какую-то адскую теплицу, которую мы наблюдаем сегодня”.
Три из пяти сценариев, исследованных Уэйем и Дель Генио, основывались на топографии Венеры, той, которую мы наблюдаем сейчас. В этих симуляциях были рассмотрены случаи с присутствием океана со средней глубиной 310 метров, мелкого слоя воды со средней глубиной 10 метров и небольшим количеством воды, запертым в почве. Для сравнения также были изучены сценарии с топографией Земли и 310-метровым океаном и планетой, полностью покрытой океаном глубиной 158 метров.
Чтобы смоделировать условия окружающей среды, какими они были 4,2 миллиарда лет назад, 715 миллионов лет назад и в наше время, аналитики адаптировали 3D-модель общего состояния космической среды для учёта изменения солнечного излучения. Это было важно из-за того, что в течение своей жизни наше Солнце постепенно нагревается, а также изменяется состав атмосферы.
Хотя многие исследователи и считают, что Венера находится за внутренней границей обитаемой зоны Солнечной системы и слишком близко к Солнцу, чтобы поддерживать воду в жидком состоянии, новое исследование предполагает, что это допущение может быть и не совсем верно.
“Венера в настоящее время испытывает на себе воздействие в два раза более интенсивного солнечного излучения, чем наша Земля. Тем не менее, во всех сценариях, которые мы смоделировали, мы обнаружили, что Венера всё ещё способна поддерживать температуру поверхности, пригодную для существования воды в жидком виде”.
4,2 миллиарда лет назад, вскоре после своего образования, Венера уже должна была завершить период быстрого охлаждения, и в её атмосфере преобладал бы углекислый газ. Если бы эта планета развивалась подобно Земле в течение следующих 3 миллиардов лет, углекислый газ был бы поглощён силикатными породами и заперт на поверхности. Ко второй эпохе, смоделированной о времени 715 миллионов лет назад, в атмосфере, вероятно, преобладал бы азот с незначительными количествами углекислого газа и метана, подобно сегодняшней Земле. И эти условия могли бы оставаться стабильными до настоящего времени.
Причина выброса газа, который привел к драматической трансформации Венеры, остается загадкой, хотя, вероятно, она связана с вулканической активностью планеты. Один из вариантов говорит о том, что большое количество магмы могло пузыриться, выпуская углекислый газ из расплавленных пород в атмосферу. Магма затвердела, не достигнув поверхности, и это создало барьер, который стал проблемой для повторного поглощения газа. Присутствие большого количества углекислого газа вызвало бесконтрольный парниковый эффект, который и привел к созданию условий с палящей средней температурой, которую мы наблюдаем на Венере сегодня.
“Что-то произошло на Венере, что-то такое, из-за чего огромное количество газа было выпущено в атмосферу и не могло быть повторно поглощено породой. На Земле есть несколько примеров крупномасштабной дегазации, например создание сибирских ловушек 500 миллионов лет назад, что связано с массовым вымиранием, но ничего такого, что можно было бы сравнить с Венерой. Это событие полностью её преобразило”.
Есть ещё два неизвестных, которые необходимо понять, прежде чем можно будет уверенно ответить на вопрос о том, могла ли Венера быть обитаемой. Первое касается того, как быстро изначально Венера охлаждалась и была ли она способна конденсировать жидкую воду в первую очередь на своей поверхности. Второе неизвестное заключается в том, было ли это глобальное событие единственным или просто последним в серии событий, уходящих на миллиарды лет назад истории Венеры.
“Нам нужно отправлять больше исследовательских миссий, чтобы изучить Венеру и получить более подробное представление о её истории и эволюции. Однако наши модели показывают, что существует реальная возможность того, что старая Венера могла быть обитаемой и радикально отличаться от Венеры, которую мы видим сегодня. Это открывает нам глаза на те экзопланеты, которые были обнаружены в так называемой “зоне Венеры”, которая на самом деле может содержать жидкую воду и умеренный климат”.
По информации Europlanet Society.
Источник: