|
Как Венера превратилась в ад
|
|
|
|
Венера все чаще становится отправной точкой для наших исследований экзопланет, поскольку такие миссии, как космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) и готовящаяся к запуску обсерватория обитаемых миров (HWO), начинают изучать скалистые экзопланеты вокруг других звезд. Понимание разницы между эволюциями Венеры и Земли, которые привели к таким разным результатам, является ключом к пониманию того, можем ли мы наблюдать аналог Земли или адский ландшафт, подобный Венере. В новой статье Родольфо Гарсии из Вашингтонского университета и его коллег, которая доступна на сервере препринтов arXiv, моделируется эволюция Венеры как части Солнечной системы за 4,5 миллиарда лет, чтобы попытаться понять некоторые из этих различий.
|
|
|
|
Для проведения этого моделирования они использовали программное обеспечение с открытым исходным кодом под названием VPLanet, которое позволяет им варьировать множество начальных условий формирования планеты, а также физические параметры изменяющегося мира. Г-н Гарсия и его соавторы обычно используют это программное обеспечение для изучения эволюции планет в рамках своей работы в Лаборатория виртуальной планеты (VPL), чтобы они были знакомы с тем, как работают модели, в том числе для экзопланет.
|
|
|
|
В данном конкретном случае они провели 234 000 симуляций продолжительностью 4,5 миллиарда лет, основываясь на одном главном предположении - что Венера всегда находилась в тектоническом режиме "неподвижной крышки", что означает, что ее кора никогда не распадалась на движущиеся плиты, как у Земли. Сама модель объединяет внутренние части планеты, литосферу (то есть ее кору) и атмосферу, и авторы выбрали три условия, которые имитировали окружающую среду современной Венеры.
|
|
|
|
|
|
|
Во-первых, парциальное давление углекислого газа в атмосфере должно составлять около 92 бар. Во-вторых, парциальное давление воды в атмосфере должно составлять около 3 миллибар. И в—третьих, магнитный момент планеты должен быть менее чем в 100 000 раз меньше, чем у Земли, что свидетельствует о том, что в ее ядре вообще нет активной динамо-машины. Из 234 000 проведенных ими симуляций только 808, или 0,35%, успешно воспроизвели эти результаты.
|
|
|
|
Эти успешные результаты моделирования можно разделить на четыре различных эволюционных пути. На сегодняшний день наиболее распространенным является "традиционный" сценарий. В этом случае мантия и ядро постепенно охлаждаются с течением времени, что обычно предсказывалось предыдущими моделями. Около 72% успешных симуляций относятся к этой категории.
|
|
|
|
Вторая успешная модель, которая составила около 18% от всех сработавших моделей, показывает, что Венера умирает из-за магнитного поля. В этих сценариях планета теряет огромное количество воды из мантии, что приводит к "обезвоживанию и застыванию". Это, в свою очередь, снижает вязкость мантии, утолщая неподвижную крышку тектонической плиты. Это перекрыло внутренний тепловой поток планеты, снизив количество расплавленной породы в ядре до менее чем 1%.
|
|
|
|
В 10% сценариев присутствует внутреннее ядро, которое так и не выросло полностью. В этих моделях твердое внутреннее ядро, которое управляет активной энергетикой планеты, никогда не превышало 80% от общего размера ядра, а в некоторых случаях твердое ядро вообще не формировалось. Последний сценарий включал редкий случай, когда планета претерпевала резкие колебания своей внутренней температуры и свойств в течение первых 500 миллионов лет, прежде чем прийти в свое нынешнее состояние.
|
|
|
|
Согласно статье, некоторые параметры планеты сыграли решающую роль в том, было ли моделирование успешным в имитации текущей окружающей среды Венеры или нет. Наиболее важными из них были первоначальное содержание воды в мантии, вязкость мантии, прочность при обезвоживании, эффективность извержений вулканов и температура плавления ядра.
|
|
|
|
Все эти сценарии и параметры могут звучать просто как разные пути, ведущие в ад, но, пожалуй, самой интересной частью исследования являются его прогнозы. Согласно статье, во всех успешных моделях Венере удалось сохранить значительное количество воды глубоко в своих недрах — по крайней мере, столько же, сколько в целом океане на Земле. Они предсказывают, что Венера все еще геологически активна, просто на более низком уровне, чем предсказывали некоторые другие модели.
|
|
|
|
Одно из предсказаний, которое вскоре может быть подтверждено, - это идея о том, что на ранней стадии своего существования Венера обладала магнитным полем. В 88% успешных симуляций это подтвердилось, и остатки этого поля могли быть зафиксированы в поверхностных породах планеты. Зонд, посланный для сканирования поверхности, возможно, сможет уловить этот сигнал и определить, было ли когда-то у Венеры активное ядро.
|
|
|
|
К счастью, готовятся три миссии по исследованию нашей родственной планеты. В конце этого десятилетия и в начале следующего Венеру посетят три миссии — DAVINCI и VERITAS, которые возглавляются НАСА, и EnVision, которой управляет ЕКА. Они планируют заглянуть сквозь густые облака, составить карту поверхности планеты и взять пробы атмосферы для измерения соотношения изотопов. Предполагая, что они будут работать так, как планировалось, они смогут начать подтверждать некоторые из предсказаний, сделанных в этой статье, что позволит нам лучше понять, насколько история ближайшего соседа нашей планеты так сильно отличалась от нашей собственной.
|
|
|
|
Источник
|
