1978 nådde NASA: s Pioneer Venus (alias Pioneer 12) upp Venus (”Jordens syster”) och fann indikationer på att Venus kanske en gång hade hav på sin yta. Sedan dess har flera uppdrag skickats till Venus och samlat data om dess yta och atmosfär. Från detta har en bild tagits fram av hur Venus gjorde övergången från att vara en ”jordliknande” planet till den heta och helvete plats den är idag.
Det hela började för ungefär 700 miljoner år sedan när en massiv återupplivningshändelse utlöste en utrullad växthuseffekt som fick Venus atmosfär att bli otroligt tät och het. Detta innebär att planeten i två till tre miljarder år efter att Venus bildades kunde ha upprätthållit en beboelig miljö. Enligt en ny studie skulle det ha varit tillräckligt länge för att livet hade dykt upp på "Earth's Sister".
Studien presenterades igår (20 september) vid det gemensamma mötet 2019 vid European Planetary Science Congress (EPSC-DPS), som ägde rum från 15 till 20 september i Genève, Schweiz. Det var här som Michael Way och Anthony Del Genio från NASA Goddard Institute for Space Science (GISS) delade ett nytt grepp om Venus klimathistoria, vilket kan få konsekvenser i jakten på bebodda exoplaneter.
För deras studie skapade Dr. Way och Dr. Del Genio en serie med fem simuleringar som tänkte på hur miljön i Venus skulle vara utifrån olika nivåer av vattentäckning. Detta bestod av att anpassa en allmän 3D-cirkulationsmodell som tog hänsyn till förändrade atmosfäriska kompositioner och den gradvisa ökningen av solstrålningen när solen blev varmare under dess livstid.
I tre av de fem scenarierna antog Way och Del Genio att Venus topografi var ungefär densamma som i dag, havet sträckte sig från ett minimidjup på 10 m (~ 30 ft) till maximalt cirka 310 m ( ~ 1000 ft) och en liten mängd vatten låstes i jorden. De övervägde också ett scenario med jordens topografi och ett hav på 310 meter och ett annat där Venus var helt täckt i ett hav på 158 m (~ 500ft).
I slutändan indikerade alla fem simuleringarna samma sak: att Venus skulle ha kunnat upprätthålla stabila temperaturer - från ett lågt av 20 ° C (68 ° F) till ett högt av 50 ° C (122 ° F) - i ungefär tre miljarder år. Hade det inte för en serie händelser som fick 80% av planetens yta att återuppstå (vilket ledde till att utsläpp av CO² innehöll skorpan), kan det till och med vara bebott i dag. Som Way förklarade det:
”Vår hypotes är att Venus kan ha haft ett stabilt klimat i miljarder år. Det är möjligt att den nästan globala återuppbyggnadshändelsen är ansvarig för dess omvandling från ett jordliknande klimat till det helvetliga heta huset vi ser idag.
Det hela började för cirka 4,2 miljarder år sedan, några hundra miljoner år efter att Venus bildades och just hade avslutat en period med snabb kylning. Vid den här punkten, förutsatt att Venus genomgick en liknande process som Jorden, skulle atmosfären ha dominerats av koldioxid. Detta skulle långsamt ha absorberats av silikatstenar för att bilda karbonater som sedan låstes in i jordens skorpa.
För ungefär 715 miljoner år sedan, enligt Way och Del Genios undersökning, skulle atmosfären ha varit lik den som Jordens är i dag - främst sammansatt av kvävgas med spårmängder CO² och metan. Dessa förhållanden kunde ha förblivit stabila fram till nuvarande tider om det inte var för en massiv avgasningshändelse.
Orsaken till detta är fortfarande ett mysterium; emellertid tror forskare att det berodde på en geologisk händelse som fick 80% av planeten att återuppstå. Detta kunde ha involverat stora mängder magma som bubblat upp och släppt enorma mängder CO² ut i atmosfären. Magmaen skulle sedan ha stelnat innan den nådde ytan och därmed skapat en barriär som förhindrade att CO² återabsorberas. Som Way förklarade:
”Det hände något på Venus där en enorm mängd gas släpptes ut i atmosfären och inte kunde tas upp av stenarna. På jorden har vi några exempel på storskalig utgasning, till exempel skapandet av de sibiriska fällorna för 500 miljoner år sedan, som är kopplade till en massutrotning, men ingenting på denna skala. Det förvandlade Venus helt. ”
Detta skulle förklara hur Venus 'atmosfär förtjockades till den punkt där den var över 90 gånger tät som jordens (92 bar jämfört med 1 bar). Kombinerat med de höga koncentrationerna av CO² skulle detta ha lett till en växande växthuseffekt som skulle förklara hur planeten blev den helveten plats vi känner idag, där yttemperaturerna i genomsnitt är 462 ° C (864 ° F).
Detta flyger inför konventionella föreställningar om förmåga, som säger att Venus 'bana placerar den utanför den inre kanten av vår sol bebyggda zon (HZ). Inom denna "Venus Zone" absorberar en planet enligt konventionell visdom för mycket solstrålning för att någonsin kunna hålla flytande vatten på ytan. Men som Way antydde, deras simuleringar angav allt annat:
”Venus har för närvarande nästan dubbelt så mycket solstrålning som vi har på jorden. Men i alla de scenarier som vi har modellerat har vi funnit att Venus fortfarande kan stödja yttemperaturer som är lämpliga för flytande vatten. ”
Dessa resultat är i linje med en liknande studie som Way och Del Genio genomförde 2016 med kollegor från NASA Goddard Space Flight Center, Planetary Science Institute (PSI), Uppsala University och Columbia University. För denna studie skapade deras team en svit med 3D-klimatsimuleringar med hjälp av data från Magellan uppdrag som undersökte hur närvaron av ett hav på antika Venus skulle påverka dess livsmiljö.
Från detta bestämde de att om Venus hade en rotationsperiod som var långsammare än cirka 16 jorddagar, skulle dess klimat ha förblivit bebot fram till 715 miljoner år sedan. Det finns emellertid fortfarande två stora okända som måste tas upp innan forskare kan säga med förtroende att Venus var beboelig tills mycket nyligen.
Först måste forskare bestämma hur snabbt Venus kyldes och om den i första hand kunde kondensera flytande vatten på ytan. För det andra är det fortfarande okänt om den globala återupplivningshändelsen som ledde till Venus övergång var en enda händelse eller bara en del av en serie som hade ägt rum i miljarder år.
"Vi behöver fler uppdrag för att studera Venus och få en mer detaljerad förståelse av dess historia och utveckling," sa Way. ”Men våra modeller visar att det finns en verklig möjlighet att Venus kunde ha varit beboelig och radikalt annorlunda än den Venus vi ser idag. Detta öppnar upp alla slags implikationer för exoplaneter som finns i det som kallas 'Venus Zone', som i själva verket kan vara värd för flytande vatten och tempererat klimat. "
Tänk på det ... hade Venus inte genomgått en massiv återupplivningshändelse (eller en serie av dem), skulle mänskligheten bara behöva titta bredvid för att bevisa ett utomjordiskt liv. Om Mars inte hade tappat sin magnetosfär för 4,2 miljarder år sedan, kunde den ha producerat sitt eget liv som fortfarande skulle vara kvar i dag. Vårt solsystem kunde inte ha haft en, utan tre livbärande planeter (närliggande vid det)!
Dessa fynd är troligen uppmuntrande för dem som tror att Venus borde vara terformerad en dag. Att veta att planeten en gång hade ett stabilt klimat och kunde upprätthålla den trots sin bana innebär effektivt att all ekologisk teknik vi gör där skulle hålla fast.
Det betyder att Venus en dag skulle kunna göras till en lugn värld som mestadels är täckt med hav med få stora kontinenter och omfattande skärgårdar. Låter som någon annan plats du känner?
