Хотя Венера во многом очень похожа на Землю, это адский мир с безудержным парниковым эффектом. Предполагалось, что это произошло потому, что на ней не было такой тектоники плит, как на Земле, чтобы изолировать углерод внутри планеты. Новое исследование предполагает, что высокое содержание азота и аргона в его атмосфере является свидетельством выделения газа во время тектоники плит миллиарды лет назад. Это может означать, что Венера была пригодна для жизни в течение длительного времени, прежде чем что-то пошло не так.
Ученые уже давно пытались понять, почему разрушающаяся углекислая атмосфера Венеры в 90 раз толще земной. Кроме того, здесь почти нет водяного пара, а температура колеблется около 462 градусов по Цельсию (864 градуса по Фаренгейту).
Но, возможно, так было не всегда. Предыдущие работы по моделированию геологического прошлого планеты показали, что вполне вероятно, что Венера могла иметь неглубокий океан с жидкой водой и пригодную для жизни температуру поверхности на протяжении 2 миллиардов лет своей ранней истории.
Итак, что случилось?
Исследователи из Университета Брауна использовали текущие данные об атмосфере Венеры и включили их в компьютерную модель, чтобы сравнить современную атмосферу Венеры с атмосферами, созданными с помощью различных долгосрочных моделей термической, химической и тектонической эволюции. Модель показала, что нынешняя атмосфера планеты и давление на ее поверхности были бы возможны только в том случае, если бы тектоника плит была частью истории Венеры.
« [current] Атмосфера Венеры требует вулканического выделения газа на ранней стадии активности, подобной тектоническим плитам», — написала команда в своей статье, опубликованной в журнале Nature Astronomy. «Наши результаты показывают, что атмосфера Венеры возникла в результате великого климато-тектонического перехода, из ранней фазы активной тектоники крышки, которая длилась как минимум 1 миллиард лет. [1 billion years]за которым следует нынешний застойный режим пониженной скорости выделения газа, похожий на крышку».
«Застойная крышка» означает, что ее поверхность имеет только одну пластину с минимальным количеством поддач, движений и выбросов газов в атмосферу.
Исследователи смоделировали то, что должно было бы произойти на планете, чтобы оказаться там, где она есть сегодня. В конечном итоге им удалось почти точно сопоставить цифры, когда они учли ограниченное тектоническое движение в начале истории Венеры, за которым последовала модель застойной крышки, существующая сегодня.
Они предполагают, что на Венере должна была возникнуть тектоника плит где-то после формирования планеты, примерно 4,5–3,5 миллиарда лет назад. В статье предполагается, что это раннее тектоническое движение, как на Земле, было ограниченным с точки зрения количества движущихся плит и степени их смещения.
Но каким-то образом, как предполагает статья, Венера в конечном итоге стала слишком горячей, а ее атмосфера слишком плотной, а необходимые условия и ингредиенты для тектонического движения были потеряны.
Для сравнения: движение плит в земной коре увеличивалось на протяжении миллиардов лет, образуя новые континенты и горы и приводя к химическим реакциям, которые стабилизировали температуру поверхности планеты, в результате чего окружающая среда стала более благоприятной для развития жизни.
«Один из главных выводов заключается в том, что у нас, скорее всего, одновременно были две планеты в одной и той же солнечной системе, действовавшие в режиме тектоники плит — того же режима тектоники, который обеспечил жизнь, которую мы видим на Земле сегодня», — сказал Мэтт Веллер в пресс-релизе Университета Брауна. Уэллер — ведущий автор исследования, который завершил работу, когда был научным сотрудником в Брауновском университете, а сейчас работает в Институте Луны и Планет в Хьюстоне.
Но на Венере что-то должно было произойти иначе, чтобы действие тектоники плит прекратилось.
«На Венере в какой-то степени иссякли силы, и это затормозило процесс», — сказал Дэниел Ибарра, профессор факультета наук о Земле, окружающей среде и планетах Брауна и соавтор статьи.
Хотя предстоит проделать еще большую работу по проверке результатов этой модели, эта работа также может изменить нынешние представления о планетарной эволюции.
«До сих пор мы думали о тектоническом состоянии с точки зрения бинарности: оно либо истинно, либо ложно, и оно либо истинно, либо ложно на протяжении всего существования планеты», — сказал соавтор исследования Александр Эванс, доцент кафедры Земли. , экологические и планетарные науки в Брауне. «Это показывает, что планеты могут переходить в разные тектонические состояния и выходить из них, и что на самом деле это может быть довольно распространенным явлением. Земля может быть исключением. Это также означает, что у нас могут быть планеты, которые становятся пригодными для жизни и выходят из нее, а не просто постоянно пригодны для жизни».
Эта работа также показывает, что существует несколько способов оглянуться назад на историю планеты.
«Мы все еще придерживаемся этой парадигмы, когда используем поверхности планет, чтобы понять их историю», — сказал Эванс. «Мы действительно впервые показываем, что атмосфера на самом деле может быть лучшим способом понять часть очень древней истории планет, которая часто не сохраняется на поверхности».
Предстоящие миссии на Венеру должны помочь прояснить эти выводы. DAVINCI НАСА (Исследование благородных газов, химии и изображений на Венере в глубокой атмосфере) будет измерять содержание газов в атмосфере Венеры. Космический корабль ЕКА EnVision будет изучать плотную атмосферу планеты с орбиты с помощью радара высокого разрешения.
DAVINCI планируется запустить в 2029 году, а EnVision — в период с 2035 по 2039 год.
