В 1978 году миссия НАСА «Пионерская Венера» (также известная как «Пионер 12») достигла Венеры («Сестры Земли») и обнаружила признаки того, что у Венеры когда-то были океаны на ее поверхности. С тех пор несколько миссий были отправлены на Венеру и собрали данные о ее поверхности и атмосфере. Из этого возникла картина того, как Венера совершила переход от «подобной Земле» планеты к горячему и адскому месту, которым она является сегодня.
Все началось около 700 миллионов лет назад, когда массовое обновление поверхности вызвало безудержный парниковый эффект, в результате которого атмосфера Венеры стала невероятно плотной и горячей. Это означает, что в течение 2-3 миллиардов лет после образования Венеры планета могла поддерживать обитаемую среду. Согласно недавнему исследованию, этого было бы достаточно, чтобы жизнь появилась на «Сестре Земли».
Исследование было представлено вчера (20 сентября) на Совместном заседании Европейского конгресса по планетарной науке (EPSC-DPS) в 2019 году, которое состоялось с 15 по 20 сентября в Женеве, Швейцария. Именно здесь Майкл Уэй и Энтони Дель Дженио из Института космических наук имени Годдарда (GISS) НАСА поделились своим новым взглядом на климатическую историю Венеры, который может иметь значение для поиска обитаемых экзопланет.
Ради своего исследования д-р Уэй и д-р Дель Дженио создали серию из пяти симуляций, в которых рассматривалось, на что будет похожа среда Венеры, основываясь на разных уровнях водного покрытия. Это состояло из адаптации трехмерной модели общей циркуляции, которая учитывала изменение состава атмосферы и постепенное увеличение солнечного излучения по мере того, как Солнце становилось теплее в течение своей жизни.
В трех из пяти сценариев Вей и Дель Дженио предполагали, что топография Венеры была почти такой же, как и сегодня, океан варьировался от минимальной глубины 10 м (~ 30 футов) до максимальной около 310 м ( ~ 1000 футов) и небольшое количество воды было заперто в почве. Они также рассмотрели сценарий с топографией Земли и 310-метровым океаном, а также другой сценарий, в котором Венера была полностью покрыта океаном в 158 м (~ 500 футов).
В конце концов, все пять симуляций показали одно и то же: что Венера могла бы поддерживать стабильные температуры - от низких 20 ° C (68 ° F) до высоких 50 ° C (122 ° F) - в течение примерно три миллиарда лет. Если бы не серия событий, которые привели к тому, что 80% поверхности планеты было повторно выровнено (что привело к выделению CO 2, содержащегося в коре), это могло бы даже быть обитаемым сегодня. Как Вэй объяснил это:
«Наша гипотеза состоит в том, что Венера могла иметь стабильный климат в течение миллиардов лет. Возможно, что почти глобальное событие по обновлению поверхности ответственно за его превращение из климата, подобного Земле, в адский жаркий дом, который мы видим сегодня.
Все началось около 4,2 миллиарда лет назад, через несколько сотен миллионов лет после образования Венеры, которая только что закончила период быстрого охлаждения. В этот момент, если предположить, что Венера подверглась процессу, подобному Земле, в ее атмосфере преобладает углекислый газ. Это было бы медленно поглощено силикатными породами, чтобы сформировать карбонаты, которые были тогда заперты в коре планеты.
Около 715 миллионов лет назад, согласно исследованию Уэя и Дель Дженио, атмосфера была бы такой же, как сегодня, на Земле, состоящей в основном из газообразного азота с следовыми количествами CO 2 и метана. Эти условия могли бы оставаться стабильными до настоящего времени, если бы не массовое дегазационное событие.
Причина этого остается загадкой; однако, ученые полагают, что это произошло из-за геологического события, которое привело к тому, что 80% планеты всплыло на поверхность. Это могло бы привести к образованию большого количества магмы, которая пузырилась и выделяла огромное количество СО2 в атмосферу. Магма тогда бы затвердела до достижения поверхности, создавая барьер, который препятствовал бы повторному поглощению СО2. Как объяснил Вэй:
«Что-то случилось на Венере, где огромное количество газа было выпущено в атмосферу и не могло быть повторно поглощено скалами. На Земле у нас есть несколько примеров крупномасштабного дегазации, например, создание Сибирских ловушек 500 миллионов лет назад, что связано с массовым вымиранием, но ничего такого масштаба. Это полностью преобразовало Венеру. ”
Это объясняет, как атмосфера Венеры была сгущена до такой степени, что она была в 90 раз плотнее земной (92 бара по сравнению с 1 баром). В сочетании с высокими концентрациями CO 2 это привело бы к безудержному парниковому эффекту, который объяснил бы, как планета стала адским местом, которое мы знаем сегодня, где температура поверхности в среднем составляет 462 ° C (864 ° F).
Это противоречит общепринятым представлениям о обитаемости, которые утверждают, что орбита Венеры размещает ее за внутренним краем обитаемой зоны Солнца (HZ). В этой «зоне Венеры», согласно общепринятому мнению, планета поглощает слишком много солнечного излучения, чтобы когда-либо поддерживать жидкую воду на своей поверхности. Но, как указывал Путь, все их симуляции указывали иначе:
«Венера в настоящее время имеет почти вдвое больше солнечного излучения, чем у нас на Земле. Однако во всех смоделированных нами сценариях мы обнаружили, что Венера все еще может поддерживать температуру поверхности, поддающуюся жидкой воде ».
Эти результаты соответствуют аналогичному исследованию, которое Уэй и Дель Дженио провели в 2016 году с коллегами из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, Института планетарных наук (PSI), Упсальского университета и Колумбийского университета. Для этого исследования их команда создала набор трехмерных климатических симуляций, используя данные из Magellan миссия, которая исследовала, как присутствие океана на древней Венере повлияет на ее обитаемость.
Исходя из этого, они определили, что если бы у Венеры период вращения был медленнее, чем около 16 земных дней, ее климат оставался бы пригодным для жизни до 715 миллионов лет назад. Тем не менее, есть еще два основных неизвестных, которые необходимо устранить, прежде чем ученые смогут с уверенностью сказать, что Венера была обитаемой до самого недавнего времени.
Во-первых, ученым нужно будет определить, насколько быстро Венера охладилась и удалось ли ей в первую очередь конденсировать жидкую воду на ее поверхности. Во-вторых, остается неизвестным, было ли глобальное событие восстановления поверхности, которое привело к переходу Венеры, единичным событием или просто частью серии, которая происходила в течение миллиардов лет.
«Нам нужно больше миссий, чтобы изучить Венеру и получить более подробное понимание ее истории и эволюции», - сказал Уэй. «Однако наши модели показывают, что существует реальная возможность того, что Венера могла бы быть обитаемой и радикально отличаться от той, которую мы видим сегодня. Это открывает всевозможные последствия для экзопланет, обнаруженных в так называемой «зоне Венеры», которая может фактически содержать жидкую воду и умеренный климат ».
Подумайте об этом ... если бы Венера не подвергалась массовому событию восстановления поверхности (или ряду из них), человечеству нужно было бы только искать соседей в поисках доказательства внеземной жизни. Впрочем, если бы Марс не потерял свою магнитосферу 4,2 миллиарда лет назад, он мог бы создать собственную жизнь, которая все еще существовала бы сегодня. В нашей единой Солнечной системе могла быть не одна, а три жизненно важные планеты (причем соседние)!
Эти результаты, вероятно, будут обнадеживающими для тех, кто считает, что Венера когда-нибудь будет терраформирована. Знание того, что планета когда-то имела стабильный климат и могла поддерживать его, несмотря на свою орбиту, фактически означает, что любая экологическая инженерия, которую мы там делаем, будет придерживаться.
Это означает, что когда-нибудь Венеру можно превратить в мягкий мир, который в основном покрыт океанами с несколькими большими континентами и обширными архипелагами. Звучит как любое место, которое вы знаете?
