Вода не текла лише до Марса: вимерлих океанів Венери
Вона могла бути ідеальним близнюком Землі. За розмірами, геологічним складом і в основному віддаленістю від Сонця Венера дуже схожа на нашу планету. Однак чомусь замість організмів, річок, озер та океанів ми знаходимо щільну парникову атмосферу, яка нагріває поверхню до сяючої 450 ° C.
Гаряча пара
Сьогодні Венера приблизно в сто тисяч разів сухіша за Землю. Ну, не завжди було так. Вона виникла з того ж матеріалу, що Земля або Марс. Той факт, що на обох планетах багато води або водяного льоду, а також той факт, що вода поширена в Сонячній системі, свідчить про те, що Венера містила багато води при народженні. І він отримав більше води протягом мільйонів років після зіткнень з багатими водою метероїдами та кометами, які в основному є водним льодом. Давним-давно присутність води на Венері підтверджує спостережуване атмосферне відношення дейтерію (важкого водню) до звичайного водню, що в сто разів вище, ніж на Землі. Таке зображення залишило б розпад молекул води, спричинений космічними променями. Залишається невизначеним, чи стабілізувались коли-небудь умови на Венері, щоб молекули води могли формувати океан. І якщо так, то сумнівно, скільки води було на планеті і як довго вона тривала. Можливо, найбільший парадокс Венери допомагає відповісти на ці запитання: один день тут триває довше, ніж цілий рік!
Рвана вода?
Венера обертається навколо своєї осі раз на 243 земні дні, але обертається навколо Сонця лише за 225 земних днів. Крім того, він обертається у напрямку, протилежному до інших планет. У цьому, мабуть, винна стара катастрофа. Астрономи Алекс Алемі та Девід Стівенсон виявили в комп'ютерному моделюванні еволюції Сонячної системи, що Венера була на початку її існування зіткнувся з двома новими планетами. Після першого зіткнення планет викинутий матеріал створив місяць на орбіті Венери. Незабаром, приблизно через десять мільйонів років, ще одне величезне зіткнення змінило обертання Венери, змусивши новоутворений Місяць поступово руйнуватися на рідну планету.
Ці величезні зіткнення, очевидно, були достатньо енергійними "Розірвав" сучасну воду на кисень і водень. Поки кисень відразу зв’язувався із залізом і потрапляв у глибину відтвореної планети, водень витікав у космос. Землі повезло більше. Вона зазнала лише одного зіткнення планет. Більше того, вона здавалася менш енергійною, ніж те, що пройшла Венера.
Це після цих катастроф внутрішні частини Венери містили дуже мало води підтверджує незначний атмосферний вміст аргону-40, який приблизно у 400 разів нижчий, ніж на Землі. Ізотоп аргон-40 утворюється в глибинах планет розпадом радіоактивного калію і надходить звідти разом з водою, що виходить під час дегазації. "Цей ізотоп дає нам часовий масштаб витоку води із землі, оскільки він утворюється поступово, і на Венері мало що спливає", - говорить геофізик Джон Девіс з Кардіфського університету.
Принаймні невеликий океан
Таким чином, факти свідчать, що поверхня і внутрішні частини Венери містили мало води після катастроф, які, швидше за все, сталися 4,5 мільярда років тому. З іншого боку, пізніше воду на планету безсумнівно додали метероїди та комети. Гіпотеза про те, що Венера насправді створила океан, підтверджується висновками космічного корабля Venus Express. Вона створила карту, яка вказує на хімічний склад гірських порід у найдавніших районах Венери. У районах Фібі та Альфа-Реджо вона виявила світліший колір гірських порід, ніж решта планети. Світлий колір гірських порід зазвичай означає велику частку легких легких мінералів, таких як кремній, що характерно для гірської породи, що називається гранітом, і континентальної кори як такої. Ножем і накопиченням граніту на поверхні для утворення континентальної кори за словами планетолога Нілса Мюллера з університету Мюнстера передбачає наявність руху ракоподібних (тектоніка) та океану.
Менше перегрівається
Парадоксально, але суттєво менше води, ніж на Землі, є хорошою новиною для проживання молодої Венери. Сонце світило близько 4 мільярдів років тому, приблизно на 40% слабше, ніж сьогодні. Земля в той час не замерзала (серед іншого) через океани, які займали 97-98% її поверхні. Оскільки вода є чудовим акумулятором тепла, океани виступали в ролі радіатора Землі. Навпаки, цілком маленькі океани на Венері нагрівали рідну планету набагато менше.
Надзвичайна тривалість місцевих днів також говорить на користь м’якого клімату на молодій Венері. Недавні дослідження групи астрофізиків під керівництвом Джун Яна з Чиказького університету показують це повільне обертання дозволяє існування помірних температур навіть на планетах, що обертаються навколо Сонця на орбіті Венери. Це пояснюється тим, що значні відмінності в нагріванні освітлених ділянок тіла щодо неосвітлених посилюють потік в атмосфері. Таким чином, вітер ефективно передає тепло по всій планеті. Крім того, посилена циркуляція сприяє утворенню хмар у місці, де випромінювання зірки падає найбільш безпосередньо. Потім ці хмари утворюють своєрідний щит від сонячних променів, які вони відбивають.
Можлива поява Венери приблизно 4,5 мільярда років тому.
Придатний для проживання довше, ніж Марс?
Записи води підтримують м’який клімат навіть без повільного обертання. Він працює як планетарний термостат. Якщо занадто холодно, вуглекислий газ накопичується в атмосфері і зігріває планету. Якщо вона занадто гаряча, її розчинення та зв’язування мінералів із силікатами під час їх вивітрювання збільшується, що зменшує присутність вуглекислого газу. Тому астробіолог і планетолог Девід Грінспунпрето каже, що якщо додати воду до моделі парникового ефекту на молодій Венері, ми отримаємо атмосферу з великою кількістю хмар, яка може охолодити клімат у планетарному масштабі. "Результати наших досліджень поки що лише попередні, але вони припускають, що вода на поверхні Венери тривала набагато довше, ніж здавалося до цього часу", - говорить Грінспун. Він стикається з часто цитованою цифрою, що океани на Венері існують менше 600 мільйонів років. Однак, за його словами, петлі зворотного зв'язку з водою та хмарами зможуть довше підтримувати м'який клімат на Венері, потенційно до двох мільярдів років. Якщо додати до їх ефекту ефект повільного обертання кілька місяців тому, ми виявимо, що м’який клімат міг існувати на Венері ще довше.
Якщо Земля обертається на тій же відстані від Сонця, що і Венера сьогодні, її середня температура на поверхні буде близько 55 ° C, що означатиме помірні температури в полярних областях, тропічну спеку в середніх широтах і спекотні дні на екваторі. Але якою теплою була Венера в далекому минулому? Якщо сьогоднішня Земля оберталася навколо Венери 4 мільярди років тому, розрахунки, отримані з тодішньої температури Сонця, її розмірів, відстані, складу атмосфери Землі та кількості відбитого світла, дають середню температуру поверхні близько 15 ° C, що відповідає сьогоднішній Землі. За винятком того, що молода Венера відрізнялася від сучасної Землі.
Навіть молода Земля відрізнялася від сучасної Землі. У своєму нинішньому вигляді, за такої світимості Сонця, яка була 4 мільярди років тому, воно могло б досягти температури поверхні лише -18 ° C. Завдяки океану на всій планеті, тертя під час величезних припливних рухів (Місяць обертався набагато ближче до Землі, приплив сягав до 300 м), щільна атмосфера, багата вуглекислим газом та іншими факторами, однак, тоді помітив м'який клімат . Як тепло, ми точно не знаємо. Середні температури поверхні можуть коливатися від -5 ° C до 20 ° C, при цьому нижчі значення цього відхилення виглядають більш реалістичними. Що це означає для Венери? Ми знаємо, що йому бракувало кількох факторів, що сприяють потеплінню Землі, і навпаки, фактори охолодження клімату, яких Земля не мала, були застосовані до її поверхні. У той же час ми можемо підрахувати, що без атмосфери середня температура його поверхні була б близько 13 ° C.
Це саме те, що Венера могла виглядати чотири мільярди років тому: невеликі океани, сильний вітер і температура у більш високих широтах, порівнянна з наземними тропіками.
Тепер приходить здогадка. Серед консерваторів, які підкреслюють ефект зігрівання атмосфери, багатої вуглецем, і припускають лише незначний ефект механізмів охолодження, середня температура поверхні Венери 4 млрд років тому становить близько 30-40 ° C. 2 мільярди років тому при очікуваному складі атмосфери він підніметься приблизно до 55-65 ° C (без газової оболонки 35 ° C). Це значення, при яких виникає неконтрольований парниковий ефект через масове випаровування води. За консервативними припущеннями, Венера втратила океани лише 3 - 2 мільярди років тому.
Катастрофічні повені лави
Вода діє як мастило для тектоніки плит. Якщо видалити мінерали, що містять воду, зсередини планети, руху пластинок кори припиняться. Це обмежить здатність планети втрачати тепло, і це, мабуть, те, що "вимкнуло" магнітне поле Венери. Вода, яка утворювала частину атмосфери у вигляді водяної пари, розпадалася на водень та кисень після втрати цього захисного екрану. Легкий водень вирвався у космос, тоді як більша частина кисню, очевидно, стала частиною гірських порід.
Однак, на думку Девіда Грінспуна, тектонічні рухи на Венері могли відбуватися і без води - правда, епізодично, після тривалих періодів миру: "Якщо протягом певного часу немає тектонічної активності, тепло накопичується всередині планети. Нарешті відбудеться швидкий переворот ". Настав драматичний період надзвичайної вулканічної активності. Донині ми спостерігаємо потоки лави, які приблизно в той же час охоплювали чотири п’ятих планети. Отже, поверхня Венери виявляється одного віку. Краще сказати, через малу кількість кратерів, однаково молодих. Його вік оцінюється в 300-700 мільйонів років.
Якщо життя зародилося на Венері, і немає жодних підстав вважати, що воно не могло, його сліди могли бути знайдені на високогір’ї планети, яка не затопила лаву. Якщо так і сталося, більшість із них, ймовірно, вимерли в перші дні неконтрольованого парникового ефекту. Решта, однак, була б у формі Сонця та незалежного від кисню, так званого хемотрофні бактерії могли вижити під землею. Інші організми можуть вижити в хмарах, які все ще містять воду, оточують всю планету і характеризуються м’якими температурами і навіть більшою стійкістю, ніж земні хмари.
Стаття є уривком із статті «Знищення планет: Загублені океани Марса і Венери», опублікованої спочатку в Журнал GoldMAN.