Могла ли Венера быть обитаемой?

Венера, возможно, была умеренной планетой, на которой находилась вода в жидком виде в течение 2-3 миллиардов лет, пока драматическое преобразование, начавшееся более 700 миллионов лет назад, не всплыло на поверхность около 80% планеты. Исследование, представленное сегодня на Совместном совещании EPSC-DPS 2019 года Майклом Уэем из Института космических наук Годдарда, дает новый взгляд на климатическую историю Венеры и может иметь значение для обитаемости экзопланет на сходных орбитах.

Сорок лет назад миссия НАСА обнаружила дразнящие намеки на то, что когда-то планета была «искривленной сестры» Земли и имела воду в мелком океане. Чтобы выяснить, мог ли когда-нибудь существовать стабильный климат на Венере, способный поддерживать воду в жидком виде, доктор Вей и его коллега Энтони Дель Дженио создали серию из пяти симуляций, предполагающих разные уровни покрытия водой.

Во всех пяти сценариях они обнаружили, что Венера способна поддерживать стабильные температуры в пределах максимум около 50 градусов по Цельсию и минимум около 20 градусов по Цельсию в течение трех миллиардов лет. Сегодня на Венере можно было бы поддерживать умеренный климат, если бы не было серии событий, которые вызвали выброс или «выделение углекислого газа», накопленного в скалах планеты, примерно 700-750 миллионов лет назад.

«Наша гипотеза состоит в том, что Венера могла иметь стабильный климат в течение миллиардов лет. Возможно, что событие, близкое к глобальному обновлению поверхности, ответственно за его превращение из климата, подобного Земле, в адский жаркий дом, который мы видим сегодня», - говорит доктор Вей.

Три из пяти сценариев, изученных Вейем и Дель Дженио, предполагали топографию Венеры в том виде, в каком мы ее видим сегодня, и рассматривали глубокий океан, в среднем 310 метров, мелкий слой воды, в среднем 10 метров, и небольшое количество воды, запертой в почве. Для сравнения они также включили сценарий с топографией Земли и 310-метровым океаном и, наконец, мир, полностью покрытый океаном глубиной 158 метров.

Чтобы смоделировать условия окружающей среды 4,2 миллиарда лет назад, 715 миллионов лет назад и сегодня, исследователи адаптировали трехмерную модель общей циркуляции, чтобы учесть увеличение солнечной радиации по мере того, как наше Солнце нагревалось в течение своей жизни, а также для изменения состава атмосферы.

Хотя многие исследователи считают, что Венера находится за внутренней границей обитаемой зоны нашей Солнечной системы и находится слишком близко к Солнцу, чтобы поддерживать жидкую воду, новое исследование предполагает, что это может быть не так.

«Венера в настоящее время почти вдвое превышает солнечную радиацию, которую мы имеем на Земле. Однако во всех смоделированных нами сценариях мы обнаружили, что Венера все еще может поддерживать поверхностные температуры, при которых может содержать воду в жидком виде», - сказал Вей.

4,2 миллиарда лет назад, вскоре после своего образования, Венера завершила бы период быстрого охлаждения, и в ее атмосфере доминировал бы углекислый газ. Если бы планета развивалась подобно Земле в течение следующих 3 миллиардов лет, углекислый газ был бы унесен силикатными породами и зафиксирован на поверхности. Ко второй эпохе, смоделированной 715 миллионов лет назад, в атмосфере, вероятно, преобладает азот с следовыми количествами углекислого газа и метана - аналогично сегодняшнему состоянию Земли - и эти условия могли бы оставаться стабильными до настоящего времени.

Причина дегазации, которая привела к драматической трансформации Венеры, является загадкой, хотя, вероятно, связана с вулканической деятельностью планеты. Одна возможность состоит в том, что большое количество магмы пузырилось, выпуская двуокись углерода из расплавленных пород в атмосферу. Магма затвердела до достижения поверхности, и это создало барьер, который означал, что газ не может быть повторно поглощен. Присутствие большого количества углекислого газа вызвало безудержный парниковый эффект, который привел к палящим средним температурам 462 градуса, существующим сегодня на Венере.

«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 крупномасштабной дегазации, например, создание сибирских ловушек около 500 миллионов лет назад, что связано с массовым вымиранием. Это полностью преобразовало Венеру», - сказал Вей.

Есть еще два главных неизвестных, которые необходимо решить, прежде чем вопрос о том, могла ли Венера быть пригодной для обитания, может быть полностью решен. Первая связана с тем, насколько быстро Венера изначально остыла и была ли она способна конденсировать воду в жидком виде на своей поверхности в первую очередь. Вторым неизвестным является то, было ли глобальное событие по обновлению поверхности отдельным событием или просто последним в серии событий, насчитывающих миллиарды лет в истории Венеры, пишет phys.org.

«Нам нужно больше миссий для изучения Венеры и получения более подробного понимания ее истории и эволюции», - говорит доктор Вей. «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 все возможные последствия для экзопланет, обнаруженных в так называемой «зоне Венеры», которые на самом деле могут содержать воду в жидком виде и умеренный климат».