Венера никогда не была пригодна для жизни? Как планета-близнец стала нашей полной противоположностью?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Венера. Планета, сияющая на нашем небе подобно бриллианту, но таящая под своей ослепительной оболочкой настоящий ад. Температура на поверхности достигает 460°C, а давление в 90 раз превышает земное, что сравнимо с погружением на километр в земные океаны. Атмосфера, состоящая в основном из углекислого газа с облаками серной кислоты, не оставляет шанса ничему живому, в нашем понимании. Но так ли было всегда? Или Венера изначально была обречена на эту участь?

Три сестры, три судьбы

Мы привыкли думать о Венере, Земле и Марсе как о своеобразных планетарных сестрах. В молодости они действительно были поразительно похожи: теплые, с плотной атмосферой, богатой водой. Но затем их пути разошлись. Марс, потеряв большую часть своей атмосферы, превратился в холодную, сухую пустыню. Земля же расцвела, став колыбелью жизни. А Венера… Венера стала адом.

Естественно возникает вопрос: почему? Ведь по массе и составу Венера — практически близнец Земли. Она обладает внушительной гравитацией, геологически активна, на ее поверхности видны следы вулканической деятельности. Так что же пошло не так?

Иллюстрация
Иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com
Классическая теория: утраченный рай

Долгое время доминировала гипотеза, согласно которой Венера в прошлом была похожа на Землю. Предполагалось, что на ее поверхности существовали океаны и реки, климат был мягким, а атмосфера — пригодной для дыхания. Однако в какой-то момент, возможно, из-за близости к Солнцу, отсутствия сильного магнитного поля или мощных геологических процессов, Венера пережила катастрофический парниковый коллапс. Океаны испарились, атмосфера уплотнилась, и планета превратилась в раскаленную теплицу.

Эта теория привлекательна своей логичностью и наглядностью. Она демонстрирует, к чему может привести безудержное увеличение парниковых газов, и служит предостережением для нас, землян. Однако в последнее время появляется все больше данных, ставящих эту теорию под сомнение.

Венера выходит из своего формирования на стадии магматического океана (t = 0 млн лет). С этого момента Венера могла пойти по одному из двух возможных путей, каждый из которых в конечном итоге привел бы к нынешнему климатическому состоянию планеты, но оставил бы мантию с другим составом: бедная Н внутренняя часть возникает в результате сухого пути Венеры (вверху) и богатая Н внутренняя часть в результате умеренного и влажного пути Венеры (внизу). В сценарии с богатым Н интерьером вулканические газы обогащены Н2О, в то время как в случае с бедным Н дегазация Н2О минимальна, а высвобождение S и C видов более значительное. Цитирование: Constantinou, T., Shorttle, O. & Rimmer, P.B. A dry Venusian interior constrained by atmospheric chemistry. Nat Astron (2024). https://doi.org/10.1038/s41550-024-02414-5
Венера выходит из своего формирования на стадии магматического океана (t = 0 млн лет). С этого момента Венера могла пойти по одному из двух возможных путей, каждый из которых в конечном итоге привел бы к нынешнему климатическому состоянию планеты, но оставил бы мантию с другим составом: бедная Н внутренняя часть возникает в результате сухого пути Венеры (вверху) и богатая Н внутренняя часть в результате умеренного и влажного пути Венеры (внизу). В сценарии с богатым Н интерьером вулканические газы обогащены Н2О, в то время как в случае с бедным Н дегазация Н2О минимальна, а высвобождение S и C видов более значительное. Цитирование: Constantinou, T., Shorttle, O. & Rimmer, P.B. A dry Venusian interior constrained by atmospheric chemistry. Nat Astron (2024). https://doi.org/10.1038/s41550-024-02414-5
Автор: Constantinou, T., Shorttle, O. & Rimmer, P.B. Источник: www.nature.com
Новый взгляд: пустыня от рождения

Ряд последних исследований предлагает альтернативный сценарий: Венера никогда не была влажным миром. Да, в начале своего существования она обладала атмосферой, богатой водой, но эта вода так и не смогла конденсироваться на поверхности, образовав океаны. Почему же?

Ключ к разгадке, по мнению некоторых ученых, лежит в составе вулканических газов. На Земле вулканы извергают в основном водяной пар, что позволяет поддерживать баланс воды в атмосфере, компенсируя ее потери в космос. Недра же Венеры, как показывают исследования, гораздо более сухие. Вулканические газы там состоят преимущественно из углекислого газа и соединений серы, с очень небольшим количеством воды.

Количества OCS и CO2 по отношению к количеству H2O (OCS/H2O и CO2/H2O, соответственно) в восстановительном вулканическом газе Венеры. Эти соотношения определяются непосредственно по потокам OCS, H2O и H2O при разрушении атмосферы (черные линии). Относительные количества обеспечивают консервативный нижний предел для видового состава вулканического газа из-за потенциальных поверхностных поглотителей выветривания, влияющих на OCS и CO2, что требует более высокого потока восстановительной дегазации для их баланса, хотя H2O вряд ли будет затронут поверхностными поглотителями выветривания. Астериорные распределения были получены с помощью марковской цепи Монте-Карло с учетом вариаций давления и температуры дегазации (представлены оранжевыми скрипками). Горизонтальные оранжевые линии обозначают медианы («Байесовская выборка для видообразования вулканических газов при термохимическом равновесии»). Эта медиана обозначает равновесный состав газа, который наилучшим образом согласуется с ограничениями на видообразование в атмосфере. Синие столбики показывают диапазон OCS/H2O и CO2H2O при дегазации земного базальта в различных условиях венерианского давления, от глубоких недр до давления на поверхности («Моделирование вулканической дегазации сухого земного базальта»). Цитирование: Constantinou, T., Shorttle, O. & Rimmer, P.B. A dry Venusian interior constrained by atmospheric chemistry. Nat Astron (2024). https://doi.org/10.1038/s41550-024-02414-5
Количества OCS и CO2 по отношению к количеству H2O (OCS/H2O и CO2/H2O, соответственно) в восстановительном вулканическом газе Венеры. Эти соотношения определяются непосредственно по потокам OCS, H2O и H2O при разрушении атмосферы (черные линии). Относительные количества обеспечивают консервативный нижний предел для видового состава вулканического газа из-за потенциальных поверхностных поглотителей выветривания, влияющих на OCS и CO2, что требует более высокого потока восстановительной дегазации для их баланса, хотя H2O вряд ли будет затронут поверхностными поглотителями выветривания. Астериорные распределения были получены с помощью марковской цепи Монте-Карло с учетом вариаций давления и температуры дегазации (представлены оранжевыми скрипками). Горизонтальные оранжевые линии обозначают медианы («Байесовская выборка для видообразования вулканических газов при термохимическом равновесии»). Эта медиана обозначает равновесный состав газа, который наилучшим образом согласуется с ограничениями на видообразование в атмосфере. Синие столбики показывают диапазон OCS/H2O и CO2H2O при дегазации земного базальта в различных условиях венерианского давления, от глубоких недр до давления на поверхности («Моделирование вулканической дегазации сухого земного базальта»). Цитирование: Constantinou, T., Shorttle, O. & Rimmer, P.B. A dry Venusian interior constrained by atmospheric chemistry. Nat Astron (2024). https://doi.org/10.1038/s41550-024-02414-5
Автор: Constantinou, T., Shorttle, O. & Rimmer, P.B. Источник: www.nature.com

Таким образом, ключевым фактором, определяющим эволюцию планетарной атмосферы, является не ее первоначальный состав, а состав газов, выделяемых из недр планеты в процессе вулканической активности. На Марсе слабая вулканическая активность привела к истончению атмосферы. На Венере сухие, богатые серой газы спровоцировали парниковый эффект. А на Земле богатые водой вулканические выбросы позволили сохранить океаны и, как следствие, жизнь.

a. Изменение видового состава дегазации MORB при различных условиях давления, построенное по отношению молярных содержаний OCS и CO2 в вулканическом газе к H2O. b. Отношения относительных молярных содержаний OCS/H2O и CO2/H2O, дегазированных из MORB Земли, к OCS/H2O и CO2/H2O из вулканического газа Венеры, как обсуждается в разделе «Химия вулканического газа на Венере». Давление на поверхности Венеры показано для справки (черные пунктирные линии). Цитирование: Constantinou, T., Shorttle, O. & Rimmer, P.B. A dry Venusian interior constrained by atmospheric chemistry. Nat Astron (2024). https://doi.org/10.1038/s41550-024-02414-5
a. Изменение видового состава дегазации MORB при различных условиях давления, построенное по отношению молярных содержаний OCS и CO2 в вулканическом газе к H2O. b. Отношения относительных молярных содержаний OCS/H2O и CO2/H2O, дегазированных из MORB Земли, к OCS/H2O и CO2/H2O из вулканического газа Венеры, как обсуждается в разделе «Химия вулканического газа на Венере». Давление на поверхности Венеры показано для справки (черные пунктирные линии). Цитирование: Constantinou, T., Shorttle, O. & Rimmer, P.B. A dry Venusian interior constrained by atmospheric chemistry. Nat Astron (2024). https://doi.org/10.1038/s41550-024-02414-5
Автор: Constantinou, T., Shorttle, O. & Rimmer, P.B. Источник: www.nature.com
Загадка без ответа

Конечно, обе теории имеют право на существование. В настоящее время нет однозначных доказательств, которые позволили бы окончательно отдать предпочтение одной из них. Возможно, Венера действительно пережила период, когда на ее поверхности существовали океаны, но затем потеряла их в результате катастрофического события. А может быть, она с самого начала была сухой и негостеприимной планетой, чей адский облик был предопределен ее геологической историей.

Разгадка этой тайны — одна из важнейших задач современной планетологии. Ответ на вопрос о том, почему Венера стала адом, поможет нам лучше понять эволюцию планет земной группы, оценить потенциальную обитаемость других миров и, возможно, избежать повторения венерианского сценария на нашей собственной планете. Будущие миссии к Венере, такие как DAVINCI, несомненно, приблизят нас к пониманию этой загадки, но пока судьба второй планеты от Солнца остается одной из самых интригующих тайн Солнечной системы. И эта тайна заставляет нас задуматься: насколько хрупко равновесие, позволяющее существовать жизни, и как легко его нарушить.

1 комментарий

t
Да все там было. И куда раньше началось и закончилось… просто планета, как это бывает, подхватила америкосов, которые завелись на ней также раньше. Вот вам и наглядный плачевный результат их «исключительной» деятельности.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Caps Lock: как спорная клавиша заняла своё место на клавиатуре

Каждый год 22 октября интернет на один день вспоминает про клавишу Caps Lock — энтузиасты отмечают неофициальный праздник, отправляя сообщения исключительно ЗАГЛАВНЫМИ БУКВАМИ. В...

Мы не заметили, как начался и закончился новый ледниковый период: почему глобальное потепление остановило его в 1960 году

Двадцать две тысячи лет назад, во время пика последнего ледникового периода, большая часть Северной Америки находилась подо льдом. Территорию современной Канады и северных штатов США покрывал...

Квантовая интерференция впервые позволила запереть электронные волны внутри металла

В 1929 году физики Джон фон Нейман и Юджин Вигнер опубликовали математический расчет, который противоречил привычным представлениям о поведении волн. В квантовой механике частицы, включая...

Почему на севере дрова хранят на улице под открытым небом

На севере дрова хранят под открытым небом. Их заготавливают на долгую зиму, аккуратно складывая возле дома, где они находятся в любую погоду. В мокрую погоду вода стекает по поленьям, между ними...

Что вообще такое нейтрино? Как устроены частицы, ради которых пробурили Южный полюс и дали уже шестую Нобелевскую премию по физике

Каждую секунду через один квадратный сантиметр земной поверхности — и через тело каждого человека — пролетает около ста миллиардов мельчайших частиц, которые называются...

На остров выпустили 29 северных оленей. Через 19 лет их стало 6000, а затем популяция рухнула почти до нуля

В августе 1944 года на остров Святого Матфея в Беринговом море доставили 29 северных оленей — 24 самки и пять самцов. Их привезли с острова Нунивак как живой запас мяса для сотрудников...