Могла ли Венера быть обитаемой?

Исследование, представленное сегодня встрече EPSC-DPS Joint Meeting 2019 Майклом Уэем из Института космических наук Годдарда, помогает по-новому взглянуть на историю климата Венеры и может иметь значение для обитаемости экзопланет на сходных орбитах.

Сорок лет назад миссия НАСА Пионер-Венера-1 обнаружила дразнящие намеки на то, что когда-то на планете была вода в океане. Чтобы выяснить, мог ли существовать стабильный климат на Венере, способный поддерживать жидкую воду, доктор Уэй 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 мог быть умеренный климат, если бы не серия событий, которая вызвала выброс углекислого газа, накопленного в коре планеты, примерно 700-750 миллионов лет назад.

«Наша гипотеза состоит в том, что у Венеры мог быть стабильный климат в течение миллиардов лет. Возможно, что событие, близкое к глобальному обновлению поверхности, ответственно за превращение из климата, подобного земному, в адскую жару, которую мы видим сегодня», - считает Уэй.

Три из пяти сценариев, изученных Уэем и Дель Дженио, предполагали топографию Венеры такой же, как и сейчас, и рассматривали существование глубокого океан, глубиной от 10 до 310 метров, и небольшое количество воды в почве. Для сравнения они также включили сценарий с топографией Земли и 310-метровым океаном и 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 солнечного излучения по мере того, как Солнце нагревалось с годами, а также для изменения состава атмосферы.

Многие исследователи считают, что Венера находится за внутренней границей обитаемой зоны Солнечной системы и находится слишком близко к Солнцу для поддержания жидкой воды, но новое исследование предполагает, что это может быть не так.

«Венера сейчас получает почти вдвое большее количество солнечной радиации, чем Земля. Но во всех смоделированных сценариях мы обнаружили, что Венера все еще может поддерживать температуры на поверхности для жидкой воды», - сказал Уэй.

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

Причина, которая привела к трагической трансформации Венеры, остается загадкой, хотя скорее всего связана с вулканической деятельностью планеты. Возможно, большое количество магмы пузырилось, выпуская двуокись углерода из расплавленных пород в атмосферу. Магма затвердела под поверхностью планеты, и это создало барьер, из-за которого газ не может быть повторно поглощен. Присутствие большого количества углекислого газа вызвало безудержный парниковый эффект, который привел к нынешним палящим средним температурам в 462 градуса.

Есть еще две главные загадки, которые необходимо решить, прежде чем вопрос о пригодности Венера для обитания будет полностью решен. Первая связана с тем, насколько быстро Венера изначально остыла и была ли она способна конденсировать жидкую воду на своей поверхности. Вторая заключается в том, было ли глобальное событие по обновлению поверхности отдельным событием или просто последним в серии событий, насчитывающей миллиарды лет в истории Венеры.

«Нам нужно больше миссий для изучения Венеры и получения более подробного понимания ее истории и эволюции», - сказал Уэй. «Но 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», которая может содержать жидкую воду и умеренный климат».