Miks teadlased arvavad, et põrguplaneedil Veenusel elu kunagi õitses

Kui vaatate täna Veenust, ei tundu see eriti tervitatav koht. Kui pinnatemperatuur on ahjust kuumem, on atmosfäärirõhk võrdne 3000 jala sügavusega ookeanis ja kusagil pole vedelat vett, mida oleme näinud, tundub see olevat vastupidine mugavale keskkonnale, milles elu võiks olla esile kerkima.

Kuid viimasel kümnendil on teadlased hakanud mõtlema, kas see "põrguplaneet" võis kunagi olla elamiskõlblik. Miljardeid aastaid tagasi võis Veenus olla jahedam ja niiskem koht, mille ookeanid ei sarnane meie omaga siin Maal.

On isegi võimalik, et kaua aega tagasi võis Veenus olla elule vastuvõetav - kuid mingil hetkel läks midagi drastiliselt valesti.

Et teada saada, mida oleks vaja, et meie teine ​​naaberplaneet oleks elamiskõlbulik ja miks see enam ei ole, rääkis kahe Veenuse eksperdiga sellest, mida me Veenuse ajaloost teame – ja mida me veel ei tea, kuid võib-olla varsti õppida.

Lugu kahest planeedist

Nii erinevad kui need kaks planeeti tänapäeval on, olid Veenus ja Maa kunagi väga sarnased. Need kaks planeeti on sarnase suurusega ja tekkisid Päikesesüsteemi varases staadiumis sarnastest materjalidest. Need mõlemad asuvad ka päikesesüsteemis lumepiiril, mis on punkt, kus vesi moodustab jääterasid.

On mõningaid erinevusi — Veenus on päikesele lähemal ja saab seetõttu rohkem soojust ning see on vähem tihe kui Maa ja see pöörleb aeglasemalt, kuid üldiselt oleksid need kaks planeeti võinud oma alguses järgida väga sarnast rada aastat.

Seega on võimalik, kuigi vaieldakse, et Veenuse kauges minevikus võis olla ookeanivesi. A NASA planeediteadlaste uuring 2016. aastal simuleeris näiteks Veenuse ajaloolisi kliimatingimusi ja leidis, et kui ookeanid oleksid kohal, planeet oleks suutnud hoida stabiilset temperatuuri vahemikus 20 kuni 50 kraadi Celsiuse järgi umbes kolme miljardi eest aastat.

Kuid need mudelid eeldasid, et vesi oleks planeedil juba olemas, ja on vaieldav, kas see nii oli.

Olenemata sellest, kas seal oli vett või mitte, nõustuvad teadlased, et Veenus ei püsinud mugavalt. Mingil hetkel läksid Maa ja Veenus järsult lahku ning Veenus sisenes nn põgenenud kasvuhoonefaasi. Kõrgem temperatuur põhjustas pinnavee aurustumist, moodustades atmosfääris veeauru, mis päikesevalguse toimel jagunes hapnikuks ja vesinikuks, mis seejärel kosmosesse kadus. Atmosfääri kogunevad kasvuhoonegaasid, mis tõstavad temperatuuri veelgi kõrgemale. Arvatakse, et nii sai Veenusest see põrgulik koht, mis ta praegu on.

Need muutused ei mõjutanud siiski ainult planeedi atmosfääri. Muutused atmosfääris mõjutavad ka planeedi tektoonikat. Kuna planeedi pind soojeneb kiiremini kui selle sisemus, liigub planeedil materjal vähem. Ja aktiivne tektoonika, nagu meil Maal, arvatakse olevat oluline elamiskõlblikkuse jaoks kuna see stabiliseerib kliimat. Väiksema tektoonilise aktiivsuse korral võib planeedil olla raskem vett ringlusse võtta, muutes selle potentsiaalse elu jaoks vähem külalislahkeks.

"Me teame, et Veenus läks kuumaks. Me teame, et see kaotas vett. Need teadaolevad kaod muudavad tektoonikat, ”selgitas Veenuse tektoonikaekspert Walter Kiefer Kuu ja Planeedi Instituudist. Kuid Kiefer ütles, et on ka võimalik, et esmalt toimus tektooniline sündmus, mis põhjustas muutunud kliima: "See on kana ja muna küsimus."

Kiefer ütles, et planeedi minevikku vaadates peame mõistma, kuidas planeet tervikuna toimib: "Me peame mõtlema Veenusest kui süsteemist. Mida tegi kliima? Mida atmosfäär tegi ja atmosfääri väljapaiskumine tegi? Kas tektoonika juhtis atmosfääri evolutsiooni või atmosfääri evolutsioon ajendas tektoonilist evolutsiooni? Või tõenäolisem, mõned neist.

Kurat on ajaskaalas

See aitab selgeks teha mida me mõtleme, kui räägime elamiskõlblikkusest. Sest kui kuulete sõna elamiskõlbulik, võite mõelda teguritele alates temperatuurist kuni kiirguse koguseni kuni atmosfääri hapnikuni – kõik asjad, mida inimesed ellujäämiseks vajavad. Kuid planeediteaduse terminites kasutatakse seda sõna palju piiratumal viisil. See viitab puhtalt planeedile, mille pinnatemperatuur on vahemikus 0 kuni 100 kraadi Celsiuse järgi ja kus vesi võib eksisteerida vedelikuna.

"Ma defineerin planeetide elamiskõlblikkust kui võimet säilitada parasvöötme pinnatingimusi," ütles planeetide elamiskõlblikkuse ekspert Stephen Kane California ülikoolist Riverside'is. "Tähendab kitsas vahemikus - ja see on erakordselt kitsas vahemik - võimaldada vedelat pinnavett pika aja jooksul."

Seda mõjutab kõik alates magnetväljadest kuni planeedi suuruse ja kuu olemasoluni. Tegelikult on palju tegureid, mis võivad pinnatemperatuuri mõjutada, ja pole lihtsat viisi öelda, milline oleks ideaalselt elamiskõlblik planeet.

Kuid isegi kui tingimused oleksid ideaalsed ja Veenusel oli mingil hetkel oma ajaloos vajalik pinnatemperatuur, sellest ei pruugi siiski piisata, et see oleks olnud mõttekalt elamiskõlbulik – ja see on vajalike ajakavade tõttu. Põhimõtteliselt kulub kaua-kaua aega, et midagi sellist nagu elu esile kerkiks.

"Elamiskõlblikkuse võti ei seisne pelgalt vedela pinnavee vajaliku temperatuuri saavutamises, vaid selle hoidmises," ütles Kane. "Ja selle säilitamine on tõesti väga raske osa."

Vaidluse all on täpselt see, kui kaua ja kuidas on vaja stabiilset pinnatemperatuuri elu tekkeks elu, millest mõtlete, on keeruline, kuid vajalik ajakava ulatub tõenäoliselt miljarditesse aastat.

See juhtus Maal, pinnatemperatuuri hoitakse selliste protsesside kaudu nagu laamtektoonika. Kuid me ausalt öeldes ei tea, kui tavaline see on. Võib-olla on enamik kiviplaneete nagu Maa ja neil on laamtektoonika või muud mehhanismid, mis võimaldavad neil saavutada pika aja jooksul stabiilse temperatuuri vajalikus vahemikus. Või võib-olla sarnanevad enamik kiviplaneete rohkem Veenusele ja eluks vajalikud tingimused on kaduvalt haruldased.

Meie planeet võib olla ebatõenäoline kosmiline õnnetus.

Asjakohasus väljaspool päikesesüsteemi

Arvestades Veenuse varasema elamiskõlblikkuse ebakindlust, võib tunduda mõistlik küsida, miks peaksime sellest üldse hoolima. Isegi kui planeedil oleks olnud lühike periood, mil elu oleks võinud tekkida, on tõenäosus, et seal praegu midagi elab, väga väike. (On mõned teooriad, et Veenuse atmosfääris võivad mikroobid elada, kuid tõendid selle kohta on tuliselt arutatud parimal juhul.)

Kuid Veenus pole oluline ainult üksi. See esindab ka teisi meie galaktika planeete.

Põhjus, miks nii paljud planeediteadlased on Veenuse ja selle ajaloo mõistmisest huvitatud, on see, et see võib meile palju öelda selle kohta, millised võivad olla teised planeedid teistes süsteemides. Kuigi me ei saa minna neid maailmu külastama ega neid lähedalt vaadelda, saame seda teha Veenusega. Kui tahame mõista eksoplaneete ja eriti kui tahame tuvastada potentsiaalselt elamiskõlbulikke eksoplaneete, peame kõigepealt mõistma oma tagahoovis olevaid planeete.

"Eksoplaneedi tingimuste järeldamine saab olema tõesti väga raske. See on tõesti suur väljakutse, ”ütles Kane. "Kuna see on järeldus – me ei lähe sinna, me ei maandu eksoplaneedi pinnale — nii et järeldus tuleb mudelist. Ja see mudel on loodud meie päikesesüsteemi andmete põhjal.

"Kui me ei saa seda oma päikesesüsteemi jaoks õigeks, ei sobi me eksoplaneedi jaoks," ütles ta.

Teisest küljest, kui Veenus oli mingil hetkel tõepoolest elamiskõlbulik, avab see ukse ka paljudele eksoplaneetidele, mis on potentsiaalselt elamiskõlblikud.

"Kui Veenusel oli märkimisväärne elamisperiood, arvan, et see on üsna sügav," ütles Kane. Võib juhtuda, et see on seisund, millesse oma tähtedest teatud kaugusel asuvad kivised planeedid loomulikul teel sügisel, veeringluse loomulike tagasisideahelatega, mis kalduvad pinnavedeliku võimaluse poole vesi. "Ja see ütleks meile palju selle kohta, kas me võime selliseid tingimusi mujal oodata."

Uued missioonid, uued andmed

Nii palju kui me Veenuse ajaloost ei tea, õpime varsti rohkem teada. Koos missioonide kolmik kui kavatseme järgmisel kümnendil Veenust uurima hakata, saame uued planeedi atmosfääri ja topograafia mõõtmised, mis võivad meile rääkida selle ajaloost.

Vaadeldes selliseid tegureid nagu vesiniku ja selle ühe isotoobi, deuteeriumi suhe Veenuses Atmosfäär, saavad teadlased näha, kas planeet on kaotanud märkimisväärses koguses vett aega. Väärisgaaside koguseid mõõtes saavad nad teada, kuidas päikesetuuled atmosfääri pühivad ja atmosfäärist kaob. Eelseisvate missioonide muud osad paljastavad rohkem teavet vulkaanilise tegevuse kohta planeedil ja selle sisemuse kohta.

Need kolm missiooni viivad meid sammukese lähemale naaberplaneedi mõistmisele. Kuid kõikjal, kus on teadlasi, on alati rohkem küsimusi.

"See on täiendav vihjete komplekt," ütles Kiefer. "Kas meil on kõik vastused? Ei. Tuleme tagasi koos rohkemate missioonidega, mida vajame. Kuid see on järgmine vihjete kogum.

Toimetajate soovitused

• Hullu plaani sees kühveldada ja tuua koju natuke Veenuse atmosfääri
• Kuidas laavaookeanidega kaetud "põrguplaneet" oma tähele nii lähedale jõudis
• NASA peab võib-olla sügavamale kaevama, et saada tõendeid elu kohta Marsil
• Kodanike teadlased aitavad avastada Jupiteri-sarnast planeeti, mis asub 379 valgusaasta kaugusel
• MIT-i teadlased kirjeldavad üksikasjalikult eramissioonide plaane, et otsida Veenusel elu