Как Венера превратилась в ад — ответила симуляция из 234 000 сценариев

Исследователи из Вашингтонского университета провели масштабное компьютерное моделирование, чтобы понять, почему Венера превратилась в «адскую планету», тогда как Земля стала обитаемой. Используя систему VPLanet, команда под руководством Родольфо Гарсии запустила 234 000 сценариев эволюции планеты на протяжении 4,5 миллиардов лет, рассказывает Universe Today. Научная публикация вышла в препринте.

Главной особенностью исследования стало использование концепции «стационарной крышки» — гипотезы, согласно которой кора Венеры никогда не разделялась на тектонические плиты, поэтому тепло из недр выходило хуже и иначе, что могло сильно повлиять на вулканизм, атмосферу, воду и магнитное поле планеты. 

Результаты оказались поразительными: лишь 808 симуляций, или 0,35%, смогли воспроизвести условия современной Венеры — плотную атмосферу из углекислого газа давлением 92 бара, низкое содержание воды и отсутствие значимого магнитного поля. Этот крайне узкий диапазон условий подчеркивает уникальность эволюционного пути нашего соседа.

Четыре сценария эволюции Венеры

Успешные модели распределились по четырем различным путям. Большинство из них (72%) следовали «традиционному» сценарию плавного остывания мантии и ядра. Венера в этих моделях остывала постепенно и без резких сбоев. Планета после формирования была очень горячей, а потом миллиарды лет ее темпертура понижалась. Из-за этого менялись вулканизм, движение тепла внутри и состояние ядра.

Однако 18% моделей показали процесс «магнитного умирания». В этом случае планета теряла воду из мантии, что приводило к ее затвердеванию и блокировке тепловых потоков, что вызывает «обезвоживание и затвердевание». В свою очередь явление снижает вязкость мантии, утолщая застойную крышку тектонической плиты. Это блокирует внутренний тепловой поток планеты, снижая количество расплавленной породы в ядре до менее чем 1%.

В 10% сценариев внутреннее ядро ​​так и не сформировалось. В этих моделях твердое внутреннее ядро, приводящее в движение активный динамо-механизм планеты, никогда не превышало 80% от общего размера ядра, а в некоторых случаях твердое ядро ​​вообще не образовалось. Последний сценарий включал редкий случай, когда планета в течение первых 500 миллионов лет переживала резкие, осциллирующие колебания внутренней температуры и свойств, прежде чем стабилизироваться в своем нынешнем состоянии.

Согласно статье, некоторые параметры планеты сыграли решающую роль в том, насколько успешно моделирование имитировало нынешнюю среду Венеры. Анализ показал, что критическими факторами стали начальные запасы воды, вязкость мантии и интенсивность вулканических извержений.

Скрытая вода и будущие открытия

Одним из самых сенсационных выводов стало предсказание о том, что Венера до сих пор может хранить в своих недрах огромные запасы воды — эквивалент целого земного океана. Ученые полагают, что планета остается геологически активной, хотя и в специфическом режиме.

Кроме того, 88% успешных моделей подтвердили наличие у Венеры магнитного поля в далеком прошлом, следы которого могут сохраниться в древних породах поверхности.

Проверить эти гипотезы помогут будущие миссии НАСА и ЕКА — DAVINCI, VERITAS и EnVision, запланированные на конец этого и начало следующего десятилетия. Они проведут картирование поверхности и изотопный анализ атмосферы, что позволит окончательно подтвердить выводы моделирования.

Понимание истории Венеры критически важно не только для нашей системы, но и для изучения далеких экзопланет, где мы надеемся найти вторую Землю, а не очередной раскаленный мир.