Miksi tiedemiehet ajattelevat, että elämä kukoisti kerran helvettiplaneetalla Venuksella

Kun katsot Venusta tänään, se ei vaikuta kovin kutsuvalta paikalta. Kun pintalämpötila on korkeampi kuin uuni, ilmanpaine vastaa 3000 jalkaa syvällä meressä, ja ei nestemäistä vettä missään, mitä olemme nähneet, se näyttää olevan vastakohta mukavalle ympäristölle, jossa elämä voisi esiin.

Mutta viimeisen vuosikymmenen aikana tiedemiehet ovat alkaneet pohtia, olisiko tämä "helvetin planeetta" voinut joskus olla asuttava. Miljardeja vuosia sitten Venus olisi voinut olla viileämpi, kosteampi paikka, jossa valtameret eivät ole erilaisia ​​kuin omamme täällä maan päällä.

On jopa mahdollista, että kauan sitten Venus olisi voinut olla elämänherkkä – mutta jossain vaiheessa jokin meni rajusti pieleen.

Selvittääksemme, mitä vaatisi, että toinen naapuriplaneettamme olisi ollut asuttava ja miksi se ei enää ole, me puhui kahdelle Venus-asiantuntijalle siitä, mitä tiedämme Venuksen historiasta - ja mitä emme vielä tiedä, mutta ehkä pian oppia.

Tarina kahdesta planeettasta

Niin erilaisia ​​kuin nämä kaksi planeettaa ovat nykyään, Venus ja Maa olivat aikoinaan hyvin samankaltaisia. Nämä kaksi planeettaa ovat samankokoisia, ja ne muodostuivat samanlaisista materiaaleista aurinkokunnan varhaisessa vaiheessa. Ne molemmat ovat myös aurinkokunnan rajan sisällä, jota kutsutaan lumirajaksi, joka on piste, jossa vesi muodostaa jäärakeita.

On joitain eroja - Venus on lähempänä aurinkoa ja saa siksi enemmän lämpöä, ja se on vähemmän tiheä kuin Maa, ja se pyörii hitaammin – mutta kaiken kaikkiaan nämä kaksi planeettaa olisivat voineet seurata hyvin samanlaista polkua alkuaikoinaan vuotta.

Joten on mahdollista, vaikkakin kiistanalaista, että Venuksella olisi voinut olla valtameriä kaukaisessa menneisyydessä. A NASAn planeettatieteilijöiden tekemä tutkimus vuonna 2016 esimerkiksi simuloi historiallisia ilmasto-olosuhteita Venuksella ja havaitsi, että jos valtameriä olisi läsnä, planeetta olisi voinut ylläpitää vakaata lämpötilaa 20-50 celsiusasteessa noin kolmen miljardin ajan vuotta.

Mutta nämä mallit vaativat, että planeetalla oli jo vettä, ja on kyseenalaista, oliko näin.

Olipa siellä vettä tai ei, tiedemiehet ovat kuitenkin yhtä mieltä siitä, että Venus ei pysynyt mukavana. Jossain vaiheessa Maa ja Venus erosivat jyrkästi ja Venus astui niin kutsuttuun karanevaan kasvihuonevaiheeseen. Korkeammat lämpötilat saivat pintaveden haihtumaan, jolloin ilmakehään muodostui vesihöyryä, joka hajosi auringonvalon vaikutuksesta hapeksi ja vedyksi, joka sitten hävisi avaruuteen. Ilmakehään kertyy kasvihuonekaasuja, jotka nostavat lämpötiloja entisestään. Näin arvellaan, että Venuksesta tuli nykyinen helvetin paikka.

Nämä muutokset eivät kuitenkaan vaikuttaneet vain planeetan ilmakehään. Ilmakehän muutokset vaikuttavat myös planeetan tektoniikkaan. Koska planeetan pinta lämpenee nopeammin kuin sen sisäosa, materiaali liikkuu planeetalla vähemmän. Ja aktiivisen tektoniikan, kuten meillä on maan päällä, uskotaan olevan tärkeä asumisen kannalta koska se vakauttaa ilmastoa. Jos tektonista aktiivisuutta on vähemmän, planeetan voi olla vaikeampaa kierrättää vettä, mikä tekee siitä vähemmän vieraanvaraisen mahdolliselle elämälle.

"Tiedämme, että Venus kuumeni. Tiedämme, että se menetti vettä. Nämä tunnetut häviöt muuttavat tektoniikkaa", selitti Venuksen tektoniikan asiantuntija Walter Kiefer Lunar And Planetary Institutesta. Kiefer kuitenkin sanoi, että on myös mahdollista, että ensin tapahtui tektoninen tapahtuma, joka aiheutti muuttuneen ilmaston: "Se on kana ja muna kysymys."

Kun katsomme planeetan menneisyyttä, Kiefer sanoi, että meidän on ymmärrettävä, kuinka planeetta toimii kokonaisuutena: "Meidän on ajateltava Venusta järjestelmänä. Mitä ilmasto teki? Mitä ilmapiiri teki ja ilmakehän kaasuttaminen teki? Ohjasiko tektoniikka ilmakehän evoluutiota vai ohjasiko ilmakehän evoluutio tektonista kehitystä? Tai todennäköisemmin jotkin molemmista."

Paholainen on ajassa

Se auttaa selviytymään mitä tarkoitamme, kun puhumme asuvuudesta. Koska kun kuulet sanan asuttava, saatat ajatella tekijöitä lämpötilasta säteilyn määrään ilmakehän happiin – kaikkiin asioihin, joita ihmiset tarvitsevat selviytyäkseen. Mutta planeettatieteen termeissä sanaa käytetään paljon rajoitetummin. Se viittaa puhtaasti planeettaan, jonka pintalämpötila on 0-100 celsiusastetta ja jossa vesi voi esiintyä nesteenä.

"Määritän planeettojen asuttavuuden kyvyksi ylläpitää lauhkeita pintaolosuhteita", sanoi planeettojen asuttavuuden asiantuntija Stephen Kane Kalifornian yliopistosta Riversidesta. "Tarkoittaa kapealla alueella - ja se on poikkeuksellisen kapea alue - sallia nestemäisen pintaveden pitkän ajan."

Siihen vaikuttaa kaikki magneettikentistä planeetan kokoon kuun läsnäoloon. Itse asiassa on olemassa monia tekijöitä, jotka voivat vaikuttaa pintalämpötiloihin, eikä ole helppoa tapaa sanoa, miltä ihanteellisesti asuttava planeetta näyttäisi.

Mutta vaikka olosuhteet olisivat täydelliset ja Venuksella olisi vaadittu pintalämpötila jossain vaiheessa historiaa, se ei silti välttämättä riitä, jotta se olisi ollut mielekkäästi asuttava – ja tämä johtuu vaadituista aikarajoista. Pohjimmiltaan kestää kauan, kauan ennen kuin elämä syntyy.

"Avain asumiskelpoisuuteen ei ole vain nestemäisen pintaveden tarvittavan lämpötilan saavuttaminen, vaan sen ylläpitäminen", Kane sanoi. "Ja sen ylläpitäminen on todella, todella vaikea osa."

On kiistanalaista, kuinka kauan vakaa pintalämpötila tarvitaan elämän syntymiseen ja miten Ajattelemasi elämä on monimutkaista, mutta tarvittavat aikataulut ovat todennäköisesti miljardeja vuotta.

Näin tapahtui maan päällä, pintalämpötiloja ylläpidetään prosessien, kuten levytektoniikan, avulla. Mutta emme suoraan sanottuna tiedä kuinka yleistä se on. Ehkä useimmat kiviplaneetat ovat kuin Maa, ja niillä on levytektoniikka tai muut mekanismit, joiden avulla ne voivat saavuttaa vakaat lämpötilat vaaditulla alueella pitkiä aikoja. Tai ehkä useimmat kiviplaneetat ovat enemmän kuin Venus, ja elämän edellyttämät olosuhteet ovat häviävän harvinaisia.

Planeettamme voi olla epätodennäköinen kosminen onnettomuus.

Relevanssi aurinkokunnan ulkopuolella

Ottaen huomioon epävarmuuden Venuksen aiemmasta asumiskelpoisuudesta, saattaa tuntua järkevältä kysyä, miksi meidän pitäisi edes välittää. Vaikka planeetalla olisi ollut lyhyt aika, jolloin elämää olisi voinut syntyä, todennäköisyys, että siellä olisi nyt jotain, on hyvin pieni. (On olemassa joitakin teorioita, joiden mukaan Venuksen ilmakehässä voisi elää mikrobeja, mutta todisteet tästä ovat kiivasta keskustelua parhaimmillaan.)

Mutta Venus ei ole tärkeä vain yksinään. Se edustaa myös muita galaksimme planeettoja.

Syy, miksi niin monet planeettatieteilijät ovat kiinnostuneita Venuksen ja sen historian ymmärtämisestä, on se, että se voi kertoa meille paljon siitä, millaisia ​​muut planeetat muissa järjestelmissä voivat olla. Vaikka emme voi mennä vierailemaan noissa maailmoissa tai tarkkailla niitä läheltä, voimme tehdä sen Venuksen kanssa. Jos haluamme ymmärtää eksoplaneettoja ja etenkin jos haluamme tunnistaa mahdollisesti asumiskelpoisia eksoplaneettoja, meidän on ensin ymmärrettävä takapihallamme olevat planeetat.

"Eksoplaneetan olosuhteiden päättäminen tulee olemaan todella, todella vaikeaa. Se on todella suuri haaste, Kane sanoi. "Koska se on johtopäätös – emme ole menossa sinne, emme laskeudu eksoplaneetan pinnalle – Päätelmä tulee siis mallista. Ja tämä malli on luotu aurinkokuntamme tietojen perusteella.

"Jos emme saa sitä oikein aurinkokuntaamme, emme saa sitä oikein eksoplaneetalle", hän sanoi.

Toisaalta, jos Venus todellakin oli jossain vaiheessa asumiskelpoinen, se avaa oven myös suurelle joukolle eksoplaneettoja, jotka ovat mahdollisesti asumiskelpoisia.

"Jos Venuksella oli merkittävä asumiskausi, se on mielestäni melko syvällistä", Kane sanoi. Voi olla, että tämä on tila, jossa kiviplaneetat tietyllä etäisyydellä tähdistään ovat luonnollisesti syksyllä, veden kierron luonnollisilla takaisinkytkentäsilmukailla, jotka pyrkivät kohti pintanesteen mahdollisuutta vettä. "Ja se kertoisi meille paljon siitä, voimmeko odottaa tällaisia ​​olosuhteita muualla."

Uusia tehtäviä, uusia tietoja

Niin paljon kuin emme tiedä Venuksen historiasta, opimme pian lisää. Kanssa lähetysten kolmikko Kun aiomme tutkia Venusta seuraavan vuosikymmenen aikana, saamme uusia mittauksia planeetan ilmakehästä ja topografiasta, ja ne voivat kertoa meille sen historiasta.

Tarkastellaan tekijöitä, kuten vedyn suhdetta yhteen sen isotoopista, deuteriumista, Venusuksella ilmakehään, tutkijat voivat nähdä, menettikö planeetta merkittäviä määriä vettä yli aika. Ja mittaamalla jalokaasujen määriä he voivat oppia kuinka aurinkotuulet pyyhkäisevät ilmakehää pois ja häviävät ilmakehästä. Tulevien tehtävien muut osat paljastavat lisää tietoa planeetan vulkaanisesta toiminnasta ja sen sisältä.

Nämä kolme tehtävää vievät meidät askeleen lähemmäksi viereisen monimutkaisen, kauniin, helvetin planeetan ymmärtämistä. Mutta missä tahansa on tutkijoita, on aina enemmän kysymyksiä.

"Se on lisävihjeet", sanoi Kiefer. "Saammeko kaikki vastaukset? Ei. Palaamme lisää tarvitsemiamme tehtäviä. Mutta se on seuraava joukko vihjeitä."

Toimittajien suositukset

• Hullun suunnitelman sisällä koota ja tuoda kotiin hieman Venuksen tunnelmaa
• Kuinka laavavaltameren peittämä "helvetin planeetta" pääsi niin lähelle tähteään
• NASA saattaa joutua kaivamaan syvemmälle todisteita elämästä Marsissa
• Kansalaistutkijat auttavat löytämään Jupiterin kaltaisen planeetan 379 valovuoden päässä
• MIT-tutkijat suunnittelevat yksityiskohtaisesti yksityisiä tehtäviä, joilla etsitään elämää Venuksella