Защо учените смятат, че животът някога е процъфтявал на адската планета Венера

Когато погледнете Венера днес, тя не изглежда като много гостоприемно място. С температури на повърхността, по-горещи от фурна, атмосферно налягане, еквивалентно на 3000 фута дълбочина в океана, и никъде няма течна вода, което сме виждали, изглежда като обратното на комфортна среда, в която животът би могъл изплуват.

Но през последното десетилетие учените започнаха да се чудят дали тази „адска планета“ някога е била обитаема. Преди милиарди години Венера можеше да бъде по-хладно и влажно място, с океани, подобни на нашите тук на Земята.

Възможно е дори преди много време Венера да е била годна за живот - но в един момент нещо се е объркало драстично.

За да разберем какво би било необходимо, за да бъде обитаема другата ни съседна планета и защо вече не е, ние говори с двама експерти по Венера за това, което знаем за историята на Венера - и това, което все още не знаем, но може би скоро уча.

Приказка за две планети

Колкото и различни да са двете планети днес, Венера и Земята някога са били много сходни. Двете планети са с подобен размер и са се образували от подобни материали в най-ранния етап на Слънчевата система. И двете са в рамките на граница в Слънчевата система, наречена снежна линия, която е точката, в която водата образува ледени зърна.

Има някои разлики — Венера е по-близо до слънцето и следователно получава повече топлина и е по-малко плътна от Земята и тя се върти по-бавно - но като цяло двете планети биха могли да следват много подобен път в началото години.

Така че е възможно, макар и оспорвано, Венера да е имала водни океани в своето далечно минало. А проучване на планетарни учени от НАСА през 2016 г., например, симулира исторически климатични условия на Венера и установи, че ако има океани, планетата би могла да поддържа стабилни температури между 20 и 50 градуса по Целзий за около три милиарда години.

Но тези модели изискват вода вече да съществува на планетата и е спорно дали това е така.

Независимо дали там е имало вода или не, учените са съгласни, че Венера не е останала комфортно. В един момент Земята и Венера се разминаха рязко и Венера навлезе в това, което се нарича фаза на парникови газове. По-високите температури накараха повърхностната вода да се изпари, образувайки водна пара в атмосферата, която беше разделена от слънчевата светлина на кислород и водород, които след това бяха изгубени в космоса. Парниковите газове се натрупват в атмосферата, повишавайки температурите още по-високо. Смята се, че така Венера се е превърнала в адското място, което е днес.

Тези промени обаче не засегнаха само атмосферата на планетата. Промените в атмосферата засягат и тектониката на планетата. Тъй като повърхността на планетата се нагрява по-бързо от вътрешността й, има по-малко движение на материал в планетата. И се смята, че има активна тектоника, каквато имаме на Земята важно за обитаемостта тъй като стабилизира климата. При по-малко тектонична активност може да е по-трудно за планетата да рециклира вода, което я прави по-малко гостоприемна за потенциален живот.

„Знаем, че Венера стана по-гореща. Знаем, че губи вода. Тези известни загуби ще променят тектониката“, обясни експертът по тектониката на Венера Уолтър Кийфър от Лунния и планетарен институт. Въпреки това, каза Кийфър, също е възможно първо да е имало тектонично събитие и да е причинило променения климат: „Това е въпрос на кокошка и яйце.“

Когато разглеждаме миналото на една планета, каза Кийфър, трябва да разберем как функционира планетата като цяло: „Трябва да мислим за Венера като система. Какво правеше климатът? Какво правеше атмосферата и отделянето на газове в атмосферата? Дали тектониката е довела до еволюцията на атмосферата или еволюцията на атмосферата е довела до тектоничната еволюция? Или по-вероятно някои от двете.

Дяволът е във времето

Помага да сте наясно с какво имаме предвид, когато говорим за обитаемост. Защото, когато чуете думата обитаем, може да се сетите за фактори от температура до количество радиация до кислород в атмосферата – всички неща, от които хората се нуждаят, за да оцелеят. Но в термините на планетарната наука думата се използва по много по-ограничен начин. Отнася се само за планета, чиято повърхностна температура е между 0 и 100 градуса по Целзий, където водата може да съществува като течност.

„Определям планетарната обитаемост като способността да се поддържат умерени условия на повърхността“, каза експертът по планетарна обитаемост Стивън Кейн от Калифорнийския университет, Ривърсайд. „Което означава в тесен диапазон – и това е изключително тесен диапазон – да позволи повърхностна течна вода за дълъг период от време.“

Това се влияе от всичко - от магнитни полета до размера на планетата до наличието на луна. Всъщност има много фактори, които могат да окажат влияние върху повърхностните температури и няма лесен начин да се каже как би изглеждала една идеално обитаема планета.

Но дори ако условията бяха перфектни и Венера имаше необходимите повърхностни температури в някакъв момент от своята история, това все още може да не е достатъчно, за да бъде смислено обитаем - и това се дължи на необходимите срокове. По принцип отнема много, много време, за да се появи нещо като живот.

„Ключът към обитаемостта е не само постигането на необходимата температура за повърхностна течна вода, но и поддържането й“, каза Кейн. „И поддържането му е наистина, наистина трудната част.“

Предстои дебат точно колко време е необходима стабилна повърхностна температура за появата на живот и как животът, за който мислите, е сложен, но необходимите срокове вероятно са от порядъка на милиарди години.

Това се случи на Земята, повърхностните температури се поддържат чрез процеси като тектоника на плочите. Но честно казано не знаем колко често е това. Може би повечето скалисти планети са като Земята и имат тектоника на плочите или други механизми, които им позволяват да достигнат стабилни температури в необходимия диапазон за дълги периоди от време. Или може би повечето скалисти планети приличат повече на Венера и условията, необходими за живот, са изключително редки.

Нашата планета може да е малко вероятна космическа случайност.

Уместност извън Слънчевата система

Като се има предвид несигурността относно обитаемостта на Венера в миналото, може да изглежда разумно да се запитаме защо изобщо трябва да ни интересува. Дори и да е имало кратък период, в който животът е можел да се появи на планетата, вероятността да има нещо живо там сега е много ниска. (Има някои теории, че може да има микроби, живеещи в атмосферата на Венера, но доказателствата за това са горещо обсъждан в най-добрия случай.)

Но Венера не е важна само по себе си. Също така е представителен за други планети в нашата галактика.

Причината толкова много планетарни учени да се интересуват от разбирането на Венера и нейната история е, че тя може да ни каже много за това какви биха могли да бъдат другите планети в други системи. Въпреки че не можем да отидем и да посетим тези светове или да ги наблюдаваме отблизо, можем да направим това с Венера. Ако искаме да разберем екзопланетите и особено ако искаме да идентифицираме потенциално обитаеми екзопланети, първо трябва да разберем планетите в нашия заден двор.

„Извеждането на условията за екзопланета ще бъде наистина, наистина трудно. Това е наистина голямо предизвикателство“, каза Кейн. „Тъй като това е заключение – ние няма да отидем там, няма да кацнем на повърхността на екзопланета - така че изводът идва от модел. И този модел е създаден въз основа на данни от нашата слънчева система.

„Ако не го правим правилно за нашата слънчева система, не го правим правилно за екзопланета“, каза той.

От друга страна, ако Венера наистина е била обитаема в даден момент, тогава това отваря вратата за голям брой екзопланети също да бъдат потенциално обитаеми.

„Ако Венера е имала значителен обитаем период, мисля, че това е доста дълбоко“, каза Кейн. Може да се окаже, че това е състояние, в което скалистите планети на определено разстояние от своите звезди естествено падане, с естествени вериги за обратна връзка на воден цикъл, които са склонни към възможността за повърхностна течност вода. „И това ще ни каже много за това дали можем да очакваме подобни условия другаде.“

Нови мисии, нови данни

Колкото и да не знаем за историята на Венера, скоро ще научим повече. С трио от мисии планира да изследва Венера през следващото десетилетие, ще получим нови измервания на атмосферата и топографията на планетата и това може да ни разкаже за нейната история.

Като разглеждаме фактори като съотношението на водорода към един от неговите изотопи, деутерий, във Венериан атмосфера учените ще могат да видят дали планетата е загубила значителни количества вода време. И чрез измерване на количествата благородни газове те могат да научат как атмосферата се отвлича от слънчевите ветрове и се губи от атмосферата. Други части от предстоящите мисии ще разкрият повече информация за вулканичната активност на планетата и за нейната вътрешност.

Тези три мисии ще ни отведат една стъпка по-близо до разбирането на сложната, красива, адска планета в съседство. Но където и да има учени, винаги има повече въпроси.

„Това ще бъде допълнителен набор от улики“, каза Кийфър. „Ще имаме ли всички отговори? Не. Ще се върнем с повече мисии, от които се нуждаем. Но това е следващият набор от улики.

Препоръки на редакторите

• Вътре в лудия план да вземете и да пренесете у дома частица от атмосферата на Венера
• Как „адската планета“, покрита с океани от лава, се приближи толкова близо до своята звезда
• НАСА може да се наложи да копае по-дълбоко за доказателства за живот на Марс
• Граждански учени помагат за откриването на подобна на Юпитер планета на 379 светлинни години
• Изследователи от MIT детайлизират планове за частни мисии за търсене на живот на Венера