Чому вчені вважають, що життя колись процвітало на пекельній планеті Венера

Коли сьогодні дивишся на Венеру, це не здається дуже гостинним місцем. З температурою поверхні, вищою, ніж у духовці, атмосферний тиск еквівалентний знаходженню на глибині 3000 футів в океані, і ми ніде не бачили води в рідкому стані, це здається протилежним комфортному середовищу, в якому могло б жити виникати.

Але в останнє десятиліття вчені почали замислюватися, чи могла ця «пекельна планета» колись бути придатною для життя. Мільярди років тому Венера могла бути прохолоднішим і вологішим місцем з океанами, схожими на наші тут, на Землі.

Можливо навіть, що давно Венера могла бути придатною для життя, але в якийсь момент щось пішло не так.

Щоб з’ясувати, що потрібно для того, щоб наша сусідня планета стала придатною для життя, і чому вона більше не є, ми поговорив з двома експертами з Венери про те, що ми знаємо про історію Венери — і про те, що ми ще не знаємо, але може скоро навчитися.

Казка про дві планети

Якими б різними не були ці дві планети сьогодні, Венера і Земля колись були дуже схожі. Ці дві планети мають схожий розмір і утворилися з подібних матеріалів на ранній стадії Сонячної системи. Вони також знаходяться в межах кордону в Сонячній системі, який називається сніговою лінією, яка є точкою, в якій вода утворює зерна льоду.

Є деякі відмінності — Венера ближче до Сонця і тому отримує більше тепла, і вона менш щільна, ніж Земля, і вона обертається повільніше, але в цілому дві планети могли йти дуже схожим шляхом на початку років.

Тож цілком можливо, хоча й суперечливо, що у далекому минулому на Венері могли бути водні океани. А дослідження планетологів NASA у 2016 році, наприклад, змоделювали історичні кліматичні умови на Венері та виявили, що якщо океани присутні, планета могла підтримувати стабільну температуру від 20 до 50 градусів за Цельсієм протягом приблизно трьох мільярдів років.

Але ці моделі вимагали, щоб вода вже існувала на планеті, і питання про те, чи так це було, залишається спірним.

Однак незалежно від того, чи була там вода, вчені сходяться на думці, що на Венері не було комфортно. У якийсь момент Земля і Венера різко розійшлися, і Венера увійшла в так звану фазу парникового ефекту. Вищі температури призвели до випаровування поверхневої води, утворюючи в атмосфері водяну пару, яка розщеплювалася сонячним світлом на кисень і водень, які потім втрачалися в космосі. Парникові гази накопичуються в атмосфері, підвищуючи температуру ще вище. Вважається, що саме тому Венера стала пекельним місцем, яким вона є сьогодні.

Однак ці зміни вплинули не лише на атмосферу планети. Зміни в атмосфері також впливають на тектоніку планети. Оскільки поверхня планети нагрівається швидше, ніж її внутрішня частина, рух матеріалу всередині планети менше. І вважається, що активна тектоніка, як у нас на Землі важливий для проживання оскільки стабілізує клімат. З меншою тектонічною активністю планеті може бути важче переробляти воду, що робить її менш сприятливою для потенційного життя.

«Ми знаємо, що Венера стала гарячішою. Ми знаємо, що він втратив воду. Ці відомі втрати змінять тектоніку», – пояснив експерт з тектоніки Венери Волтер Кіфер з Інституту Місяця та Планет. Однак, за словами Кіфера, також можливо, що спочатку відбулася тектонічна подія, яка спричинила зміну клімату: «Це питання курки та яйця».

Дивлячись на минуле планети, сказав Кіфер, ми повинні розуміти, як планета працює в цілому: «Ми повинні думати про Венеру як про систему. Що робив клімат? Що робила атмосфера та виділення газів в атмосферу? Чи тектоніка зумовила еволюцію атмосфери, чи еволюція атмосфери спричинила тектонічну еволюцію? Або, швидше за все, деякі з обох».

Диявол у шкалі часу

Це допомагає бути зрозумілим що ми маємо на увазі, коли говоримо про життєздатність. Тому що, коли ви чуєте слово придатний для життя, ви можете думати про фактори, від температури до кількості радіації та кисню в атмосфері — усе те, що потрібно людям для виживання. Але в планетологічних термінах це слово використовується набагато обмеженіше. Це відноситься виключно до планети з температурою на поверхні від 0 до 100 градусів за Цельсієм, де вода може існувати як рідина.

«Я визначаю життєздатність планети як здатність підтримувати помірні умови на поверхні», — сказав експерт із життєздатності планети Стівен Кейн з Каліфорнійського університету в Ріверсайді. «Це означає у вузькому діапазоні — і це надзвичайно вузький діапазон — дозволити поверхневій рідкій воді протягом тривалого періоду часу».

На це впливає все: від магнітних полів до розміру планети та наявності місяця. Насправді існує маса факторів, які можуть впливати на температуру поверхні, і неможливо сказати, як би виглядала ідеально придатна для життя планета.

Але навіть якби умови були ідеальними, і Венера справді мала необхідну температуру поверхні в якийсь момент своєї історії, цього все ще може бути недостатньо, щоб він був придатним для проживання — і це через необхідні часові рамки. По суті, для появи чогось схожого на життя потрібно дуже багато часу.

«Ключ до життєздатності — це не просто досягнення необхідної температури для поверхневої рідкої води, а й її підтримання», — сказав Кейн. «І підтримувати його — дуже, дуже складна частина».

Про те, скільки часу необхідна стабільна температура поверхні для появи життя і як саме, це предмет дебатів Життя, про яке ви думаєте, складне, але необхідні часові рамки, ймовірно, становлять мільярди років.

Те, що сталося на Землі, температура поверхні підтримується за допомогою процесів, таких як тектоніка плит. Але ми, чесно кажучи, не знаємо, наскільки це поширене явище. Можливо, більшість скелястих планет схожі на Землю, і вони дійсно мають тектоніку плит або інші механізми, які дозволяють їм досягати стабільних температур у необхідному діапазоні протягом тривалого періоду часу. Або, можливо, більшість скелястих планет більше схожі на Венеру, і умови, необхідні для життя, надзвичайно рідкісні.

Наша планета може бути малоймовірною космічної випадковістю.

Актуальність за межами Сонячної системи

Враховуючи невизначеність щодо минулої життєздатності Венери, може здатися доцільним запитати, чому нас це взагалі має хвилювати. Навіть якби був короткий період, коли на планеті могло з’явитися життя, ймовірність того, що зараз там щось живе, дуже низька. (Є кілька теорій про те, що в атмосфері Венери можуть жити мікроби, але докази цього є гаряче обговорюється в кращому випадку.)

Але Венера важлива не лише сама по собі. Це також представник інших планет нашої галактики.

Причина, чому так багато планетологів зацікавлені в розумінні Венери та її історії, полягає в тому, що вона може розповісти нам багато про те, якими можуть бути інші планети в інших системах. Хоча ми не можемо відвідати ці світи або спостерігати їх зблизька, ми можемо зробити це з Венерою. Якщо ми хочемо зрозуміти екзопланети, і особливо якщо ми хочемо ідентифікувати потенційно придатні для життя екзопланети, нам потрібно спочатку зрозуміти планети на нашому задньому дворі.

«Визначити умови для екзопланети буде дуже, дуже важко. Це дійсно великий виклик", - сказав Кейн. «Оскільки це висновок — ми не йдемо туди, ми не приземляємося на поверхню екзопланети. — отже, висновок виходить із моделі». І ця модель створена на основі даних нашої Сонячної системи.

«Якщо ми не робимо це правильно для нашої Сонячної системи, ми не робимо це правильно для екзопланети», — сказав він.

З іншого боку, якщо Венера дійсно була придатною для життя в якийсь момент, то це відкриває двері для великої кількості екзопланет, які також будуть потенційно придатними для життя.

«Якщо у Венери був значний період життя, я думаю, що це досить глибоко», — сказав Кейн. Цілком можливо, що це стан, в який природним чином переходять скелясті планети на певній відстані від своїх зірок падіння, з природними петлями зворотного зв’язку водного циклу, які мають тенденцію до можливості поверхневої рідини води. «І це багато розповість нам про те, чи можна очікувати таких умов деінде».

Нові місії, нові дані

Незважаючи на те, що ми не знаємо про історію Венери, незабаром ми дізнаємося більше. З тріо місій збираючись досліджувати Венеру в наступне десятиліття, ми отримаємо нові вимірювання атмосфери та топографії планети, і це може розповісти нам про її історію.

Розглядаючи такі фактори, як співвідношення водню до одного з його ізотопів, дейтерію, у венеріанському атмосфери вчені зможуть побачити, чи планета втратила значну кількість води час. А вимірявши кількість благородних газів, вони можуть дізнатися про те, як сонячні вітри змітають атмосферу та втрачаються з атмосфери. Інші частини майбутніх місій відкриють більше інформації про вулканічну активність на планеті та про її нутрощі.

Ці три місії зроблять нас на крок ближче до розуміння складної, красивої, пекельної планети по сусідству. Але де б не були науковці, питань завжди більше.

«Це буде додатковий набір підказок», — сказав Кіфер. «Чи матимемо ми всі відповіді? Ні. Ми повернемося з іншими місіями, які нам потрібні. Але це наступний набір підказок».

Рекомендації редакції

• Всередині божевільного плану зачерпнути та перенести додому трохи атмосфери Венери
• Як «пекельна планета», покрита лавовими океанами, підійшла так близько до своєї зірки
• NASA, можливо, доведеться копати глибше в пошуках доказів існування життя на Марсі
• Громадські вчені допомогли відкрити планету, схожу на Юпітер, на відстані 379 світлових років від нас
• Дослідники Массачусетського технологічного інституту детально розробляють плани приватних місій з пошуку життя на Венері