Ученые лишили молодую Венеру океанов, насытив паром ее атмосферу

Зона жизни — диапазон расстояний от звезды, где на поверхности планет земного типа вода может удерживаться в жидком состоянии, а вода — необходимое условие жизни, какой мы ее знаем. Если следовать самым строгим требованиям, в нашей системе сегодня в эту зону попадает лишь Земля. По более смелым расчетам, зона жизни Солнечной системы тянется от 0,38 до 10 а. е. (астрономическая единица — среднее расстояние от Земли до Солнца), то есть от Меркурия до Сатурна. Конечно, в процессе эволюции звезды и ее системы эта зона смещается. История климата Венеры поможет понять, где проходила внутренняя граница нашей зоны жизни.

Венера и Земля сформировались в схожих условиях. Теоретически после формирования у нашей «соседки» по системе было достаточно воды для глобального океана глубиной в три километра. Вряд ли океан существовал: на поверхности нет явных следов водной эрозии, зато сохранились следы от метеоритов, хотя они чуть «затерты» обновлением поверхности от вулканической активности.

Сегодня водоемов на Венере нет: средняя температура на поверхности (0,72 а. е. от Солнца) — около 465 градусов Цельсия, а давление в 90 раз больше, чем на Земле на уровне моря. Тем не менее ученые по-прежнему не уверены, что там совсем уж никогда не было жидкой воды.

По результатам компьютерных моделирований сформировались две «картины» климата на молодой планете: «умеренной и влажной Венеры» и «сухой Венеры». В первом сценарии она на протяжении миллиардов лет была похожа на Землю. Планета сформировалась прохладной, на поверхности были жидкая вода, дневную строну прикрывали облака. Резкое изменение климата, вероятно, спровоцировали вулканы, насытившие атмосферу углекислым и сернистым газом.

Версия о «влажной Венере» подкрепляется обилием дейтерия в атмосфере, но этому уже нашли другое объяснение. Главное, если воды было так много, то внутри планета должна быть по-прежнему насыщена водородом.

По сценарию «сухой Венеры», изначальный океан магмы на поверхности остывал медленно, вся вода испарилась, ее молекулы распались в атмосфере, и водород улетел в открытый космос. По оценкам, даже если у Венеры было в 10 раз больше воды, чем в океанах Земли, если магма застывала медленно, на планете могло остаться лишь менее десятой доли массы земных океанов. В последующие миллиарды лет атмосфера растеряла и эту воду. Тогда и внутри планеты сегодня должно быть мало водорода.

Авторы нового исследования, опубликованного в журнале Nature Astronomy, оценили содержание водорода внутри Венеры по тому, как в ее современной атмосфере поддерживается баланс соединений при «подпитке» от вулканической активности, ведь состав вулканических выбросов отражает обилие водорода в недрах.

Ученые анализировали динамику воды (H₂O), углекислого газа (CO₂) и карбонилсульфида (OCS) в современной атмосфере Венеры: их формирование, распад, влияние солнечного излучения и потенциальное взаимодействие с породами на поверхности. Так они убедились, что учли все возможные источники и потери этих соединений и элементов. Сегодня в атмосфере Венеры сохраняется баланс, значит, всю нехватку элементов в рассчитанной модели компенсируют вулканические выбросы. Оказалось, магма Венеры богата серой и углеродом, но в ней очень мало воды.

Получается, эта планета сформировалась с насыщенной водяным паром атмосферой. Пока океан магмы медленно остывал на поверхности, вода в атмосфере распадалась, и водород «улетал». За несколько десятков миллионов лет Венера «высохла». Значит, похожие на нее экзопланеты и планеты, оказавшиеся в «зоне Венеры» у своих звезд, вряд ли когда-либо охлаждались достаточно, чтобы удерживать на поверхности жидкую воду. В общем, это маловероятные кандидаты на обнаружение жизни, какой мы ее знаем, то есть существующей лишь при наличии жидкой воды.