Dlaczego naukowcy uważają, że życie kwitło kiedyś na piekielnej planecie Wenus

Kiedy patrzysz dzisiaj na Wenus, nie wydaje się to zbyt gościnnym miejscem. Przy temperaturach powierzchni wyższych niż w piekarniku, ciśnieniu atmosferycznym odpowiadającym głębokości 3000 stóp w oceanie i nigdzie nie ma ciekłej wody, co widzieliśmy, wydaje się przeciwieństwem wygodnego środowiska, w którym mogłoby istnieć życie pojawić się.

Ale w ostatniej dekadzie naukowcy zaczęli się zastanawiać, czy ta „piekielna planeta” mogła kiedyś nadawać się do zamieszkania. Miliardy lat temu Wenus mogła być chłodniejszym, bardziej wilgotnym miejscem, z oceanami podobnymi do naszych na Ziemi.

Jest nawet możliwe, że dawno temu Wenus mogła być podatna na życie — ale w pewnym momencie coś poszło drastycznie nie tak.

Aby dowiedzieć się, co musiałoby się stać, aby nasza druga sąsiednia planeta nadawała się do zamieszkania i dlaczego już tak nie jest, my rozmawiał z dwoma ekspertami od Wenus o tym, co wiemy o historii Wenus — i o tym, czego jeszcze nie wiemy, ale może wkrótce uczyć się.

Opowieść o dwóch planetach

Jakkolwiek różne są dziś te dwie planety, Wenus i Ziemia były kiedyś bardzo podobne. Obie planety są podobnej wielkości i powstały z podobnych materiałów na najwcześniejszym etapie Układu Słonecznego. Oba znajdują się również w obrębie granicy w Układzie Słonecznym zwanej linią śniegu, która jest punktem, w którym woda tworzy ziarna lodu.

Istnieją pewne różnice — Wenus jest bliżej słońca i dlatego otrzymuje więcej ciepła, a także jest mniej gęsta niż Ziemia i obraca się wolniej — ale ogólnie rzecz biorąc, obie planety mogły podążać bardzo podobną drogą na początku lata.

Jest więc możliwe, choć kwestionowane, że Wenus mogła mieć oceany wodne w odległej przeszłości. A badania naukowców planetarnych NASA na przykład w 2016 r. przeprowadził symulację historycznych warunków klimatycznych na Wenus i odkrył, że gdyby istniały oceany, planeta mogła utrzymywać stabilne temperatury od 20 do 50 stopni Celsjusza przez około trzy miliardy lata.

Ale te modele wymagały, aby woda już istniała na planecie i można dyskutować, czy tak było.

Niezależnie od tego, czy była tam woda, naukowcy zgadzają się, że Wenus nie czuła się komfortowo. W pewnym momencie Ziemia i Wenus gwałtownie się rozeszły i Wenus weszła w tak zwaną fazę niekontrolowanego efektu cieplarnianego. Wyższe temperatury spowodowały odparowanie wody powierzchniowej, tworząc parę wodną w atmosferze, która została rozszczepiona przez światło słoneczne na tlen i wodór, które następnie zostały utracone w przestrzeni kosmicznej. Gazy cieplarniane gromadzą się w atmosferze, podnosząc temperaturę jeszcze wyżej. Uważa się, że w ten sposób Wenus stała się piekielnym miejscem, jakim jest dzisiaj.

Zmiany te wpłynęły jednak nie tylko na atmosferę planety. Zmiany w atmosferze wpływają również na tektonikę planety. Ponieważ powierzchnia planety nagrzewa się szybciej niż jej wnętrze, ruch materii na planecie jest mniejszy. Uważa się, że aktywna tektonika, taka jak na Ziemi, istnieje ważne dla zamieszkania ponieważ stabilizuje klimat. Przy mniejszej aktywności tektonicznej planeta może mieć trudności z recyklingiem wody, co czyni ją mniej gościnną dla potencjalnego życia.

„Wiemy, że Wenus stała się gorętsza. Wiemy, że stracił wodę. Te znane straty zmienią tektonikę” – wyjaśnił ekspert od tektoniki Wenus, Walter Kiefer z Lunar And Planetary Institute. Jednak Kiefer powiedział, że możliwe jest również, że najpierw miało miejsce zdarzenie tektoniczne, które spowodowało zmianę klimatu: „To kwestia jajka i kurczaka”.

Patrząc na przeszłość planety, powiedział Kiefer, musimy zrozumieć, jak planeta działa jako całość: „Musimy myśleć o Wenus jako o systemie. Co robił klimat? Co robiła atmosfera i odgazowywanie do atmosfery? Czy tektonika napędzała ewolucję atmosfery, czy też ewolucja atmosfery napędzała ewolucję tektoniczną? Lub, co bardziej prawdopodobne, niektóre z nich.

Diabeł tkwi w skali czasu

Pomaga mieć jasność co mamy na myśli, gdy mówimy o możliwości zamieszkania. Ponieważ kiedy słyszysz słowo nadające się do zamieszkania, możesz pomyśleć o czynnikach, od temperatury po promieniowanie, ilość tlenu w atmosferze – wszystkich rzeczy, których ludzie potrzebują do przeżycia. Ale w terminach nauk planetarnych słowo to jest używane w znacznie bardziej ograniczony sposób. Odnosi się wyłącznie do planety, której temperatura powierzchni wynosi od 0 do 100 stopni Celsjusza, na której woda może istnieć jako ciecz.

„Definiuję zamieszkiwalność planetarną jako zdolność do utrzymania umiarkowanych warunków powierzchniowych” — powiedział ekspert od zamieszkiwania planet, Stephen Kane z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside. „Oznacza to, że w wąskim zakresie – i jest to niezwykle wąski zakres – pozwalać powierzchniowej wodzie w stanie ciekłym przez długi okres czasu”.

Wpływa na to wszystko, od pól magnetycznych, przez wielkość planety, po obecność księżyca. W rzeczywistości istnieje mnóstwo czynników, które mogą mieć wpływ na temperaturę powierzchni i nie ma łatwego sposobu na określenie, jak wyglądałaby idealnie nadająca się do zamieszkania planeta.

Ale nawet gdyby warunki były idealne, a Wenus miała wymagane temperatury powierzchni w pewnym momencie swojej historii, to wciąż może nie wystarczyć, aby nadawało się do zamieszkania — a to z powodu wymaganych ram czasowych. Zasadniczo potrzeba bardzo dużo czasu, aby pojawiło się coś takiego jak życie.

"Kluczem do zamieszkania jest nie tylko osiągnięcie temperatury niezbędnej dla powierzchniowej wody w stanie ciekłym, ale także jej utrzymanie" - powiedział Kane. „A utrzymanie go jest naprawdę, naprawdę trudną częścią”.

Toczy się debata, jak długo stabilna temperatura powierzchni jest wymagana do pojawienia się życia iw jaki sposób skomplikowane jest życie, o którym myślisz, ale niezbędne ramy czasowe są prawdopodobnie rzędu miliardów lata.

To zdarzyło się na Ziemi, temperatura powierzchni jest utrzymywana przez procesy takie jak tektonika płyt. Ale szczerze mówiąc, nie wiemy, jak często to jest. Być może większość skalistych planet jest podobna do Ziemi i mają tektonikę płyt lub inne mechanizmy, które pozwalają im osiągnąć stabilne temperatury w wymaganym zakresie przez długi czas. A może większość skalistych planet bardziej przypomina Wenus, a warunki wymagane do życia są znikomo rzadkie.

Nasza planeta może być nieprawdopodobnym kosmicznym przypadkiem.

Znaczenie poza Układem Słonecznym

Biorąc pod uwagę niepewność co do możliwości zamieszkania Wenus w przeszłości, rozsądne może się wydawać pytanie, dlaczego w ogóle powinno nas to obchodzić. Nawet jeśli istniał krótki okres, w którym życie mogło pojawić się na planecie, prawdopodobieństwo, że coś tam teraz żyje, jest bardzo niskie. (Istnieją pewne teorie, że w wenusjańskiej atmosferze mogą znajdować się drobnoustroje, ale są na to dowody gorąco przedyskutowane w najlepszym wypadku.)

Ale Wenus jest ważna nie tylko sama w sobie. Jest również reprezentatywny dla innych planet w naszej galaktyce.

Powodem, dla którego tak wielu planetologów jest zainteresowanych zrozumieniem Wenus i jej historii, jest to, że może nam ona wiele powiedzieć o tym, jakie mogą być inne planety w innych układach. Chociaż nie możemy odwiedzić tych światów ani obserwować ich z bliska, możemy to zrobić z Wenus. Jeśli chcemy zrozumieć egzoplanety, a zwłaszcza jeśli chcemy zidentyfikować potencjalnie nadające się do zamieszkania egzoplanety, musimy najpierw zrozumieć planety na naszym podwórku.

„Wnioskowanie o warunkach panujących na egzoplanecie będzie naprawdę, bardzo trudne. To naprawdę duże wyzwanie” – powiedział Kane. „Ponieważ jest to wniosek – nie lecimy tam, nie lądujemy na powierzchni egzoplanety — więc wniosek pochodzi z modelu”. I ten model jest tworzony na podstawie danych z naszego Układu Słonecznego.

„Jeśli nie zrobimy tego dobrze dla naszego Układu Słonecznego, nie zrobimy tego dobrze dla egzoplanety” – powiedział.

Z drugiej strony, jeśli Wenus rzeczywiście w pewnym momencie nadawała się do zamieszkania, otwiera to drzwi dla dużej liczby egzoplanet, które potencjalnie nadawałyby się również do zamieszkania.

„Jeśli Wenus miała znaczący okres nadający się do zamieszkania, myślę, że jest to dość głębokie” – powiedział Kane. Być może jest to stan, w który skaliste planety znajdują się w pewnej odległości od swoich gwiazd w sposób naturalny upadek, z naturalnymi pętlami sprzężenia zwrotnego obiegu wody, które zmierzają w kierunku możliwości wystąpienia cieczy powierzchniowej woda. „A to powiedziałoby nam wiele o tym, czy możemy spodziewać się takich warunków gdzie indziej”.

Nowe misje, nowe dane

O ile nie wiemy o historii Wenus, wkrótce dowiemy się więcej. z trzy misje mając na celu zbadanie Wenus w następnej dekadzie, otrzymamy nowe pomiary atmosfery i topografii planety, które mogą nam powiedzieć o jej historii.

Patrząc na czynniki, takie jak stosunek wodoru do jednego z jego izotopów, deuteru, w Wenus atmosferze, naukowcy będą mogli sprawdzić, czy planeta straciła znaczne ilości wody czas. A mierząc ilości gazów szlachetnych, mogą dowiedzieć się, w jaki sposób atmosfera jest zmiatana przez wiatry słoneczne i tracona z atmosfery. Inne części nadchodzących misji odkryją więcej informacji o aktywności wulkanicznej na planecie i jej wnętrzu.

Te trzy misje przybliżą nas o krok do zrozumienia złożonej, pięknej, piekielnej planety obok. Ale gdziekolwiek są naukowcy, zawsze pojawia się więcej pytań.

„Będzie to dodatkowy zestaw wskazówek” — powiedział Kiefer. „Czy poznamy wszystkie odpowiedzi? Nie. Wrócimy z większą liczbą potrzebnych misji. Ale to następny zestaw wskazówek.

Zalecenia redaktorów

• Wewnątrz szalonego planu zebrania i sprowadzenia do domu odrobiny atmosfery Wenus
• Jak „piekielna planeta” pokryta oceanami lawy zbliżyła się tak bardzo do swojej gwiazdy
• NASA być może będzie musiała kopać głębiej w poszukiwaniu dowodów życia na Marsie
• Naukowcy-obywatele pomagają odkryć planetę podobną do Jowisza, oddaloną o 379 lat świetlnych
• Naukowcy z MIT szczegółowo planują prywatne misje poszukiwania życia na Wenus