Астрономія
Астрономія

Перші 900 мільйонів років на Венері визнали придатними для життя

Планетологи визнали Венеру придатною для життя у перші 900 мільйонів років її існування навіть за умови, що на ній не було тектоніки плит. Моделювання показало, що процеси вивітрювання на ранній Венері могли утримувати атмосферний вуглекислий газ на достатньо низькому рівні, щоб підтримувати рідку поверхневу воду протягом майже мільярда років, чого вистачило б на розвиток життя, з огляду на земний сценарій. Затим вуглекислий газ все ж нагрів би планету через парниковий ефект, вода б випарувалася і лишила нам Венеру у тому вигляді, якою ми її бачимо зараз. Стаття прийнята до публікації у Journal of Geophysical Research: Planets, а поки доступний її препринт на сервісі arXiv.

Знімок Венери з телескопа Габбл 24 січня 1995 року. L. Esposito / NASA / ESA

Знімок Венери з телескопа Габбл 24 січня 1995 року. L. Esposito / NASA / ESA

Якою була молода Венера?

Незважаючи на схожість з Землею за розміром і складом, маса вуглекислого газу в атмосфері Венери більша більш ніж на п'ять порядків. Чи було його стільки на ранньому етапі її еволюції або чому планета відхилилася від земного сценарію на більш пізньому етапі свого розвитку, є предметом суперечок. Одні теорії говорять про те, що рання Венера була схожа на Землю з її помірним кліматом і рідкою водою, а інші, що вона з самого початку була непридатною для життя теплицею. Так, сьогодні Венера оточена товстим шаром вуглекислого газу, а її поверхня дуже гаряча для існування будь-якої рідкої води. Однак чотири мільярди років тому Сонце було набагато слабшим, і якби атмосфера Венери містила набагато менше вуглекислого газу, ніж сьогодні, на ній можливо, існувала б рідка вода. У своїй роботі нідерландські, німецькі і шведські планетологи змоделювали еволюцію Венери і виявили, що навіть за умови відсутності тектоніки плит, як на Землі, вона могла б утримувати досить низький рівень вуглекислого газу в атмосфері, щоб підтримувати на поверхні воду в рідкому стані протягом майже мільярда років.

Що зберігає воду на поверхні?

Збереження рідкої води на поверхні планети протягом тривалого інтервалу часу зазвичай пов'язане з наявністю тектоніки плит і активного карбонатно-силікатного циклу. Так у всякому разі відбувалося на Землі — гази, циркулюючи в її атмосфері, потрапляють в породи, охолоджуючи Землю, а потім вивільняються через вулкани, знову нагріваючи її, таким чином регулюючи рівні вуглекислого газу і отже, глобальну температуру. Однак сьогодні на Венері немає ніяких ознак активної тектоніки плит. Втім, крім тектоніки плит, важливим фактором, необхідним для регулювання клімату, є наявність рідкої води на поверхні планети. Рідка вода сприяє силікатному вивітрюванню, що до речі також становить основу довгострокового карбонатно-силікатного циклу Землі. Так, потім з випаровуванням поверхневих вод вивітрювання припиниться і температура поверхні почне рости. Але на це може знадобитися достатньо багато часу, щоб встигло з'явитися життя. Дослідники вважають, що планету можна вважати потенційно придатною для зародження життя, якщо вона може підтримувати існування рідкої води на поверхні з температурою менше 450 кельвінів протягом десяти мільйонів років — часу, достатнього для біологічної макроеволюції.

То як на Венері з населеністю?

Моделювання вчених врахувало той факт, що зараз літосфера Венери стійка та не рухається горизонтально, що називається режимом застійної кришки (stagnant lid tectonic). Припускаючи, що вона була у такому режимі з самого початку, початковий запас вуглецю мантії Венери був аналогічний земному, а на її поверхні був океан масою в 10^19 кілограм, вчені вважають, що планета була придатною для населення протягом 900 мільйонів років. Це на 500 мільйонів років більше, ніж попередні підрахунки, які звели Венеру в статус непридатної для життя. Волога мантія дозволила б мати початкову температуру 1700 кельвінів або нижче, щоб забезпечити ранню дегазацію вуглекислого газу, але початкова атмосфера у 5 × 10^19 моль на ранній Венері дозволяє регулювати клімат і зберігати рідку воду протягом цього часу. Вода звичайно вступила б у реакцію з вуглекислим газом, що викидається в атмосферу в результаті вивержень вулканів. Це призвело б до утворення вугільної кислоти, яка розчинила б силікатну породу, допомагаючи вловлювати газ у породах у вигляді карбонатів. На відміну від Землі, де існує тектоніка плит, ці карбонати не були б перероблені назад в мантію планети, а замість цього продовжили б накопичуватися.

Чим гарячішими ставали ці карбонати в міру того, як вони потрапляли глибше, тим вони ставали більш нестабільними, виділяючи знову вуглекислий газ через тріщини на поверхні. Це викликало б сильний парниковий ефект, який провокував би ще більше виділення вуглекислого газу, що призвело б до умов, які ми бачимо на Венері сьогодні, через 4,5 мільярда років.

Поки одні дослідження зосереджуються на тому, щоб визнати Венеру придатною для життя принаймні у ранньому віці, інші шукають доказів зараз. Так всіх сколихнула новина про знайдений на Венері потенційний біомаркер фосфін, який потім визнавали діоксидом сірки, звинувачували у його появі вулканізм, та спростовували тим, що необхідна для підтримки життя активність води у хмарах занизька для життя таким, яким ми його знаємо.