Ученые утверждают, что молодая Венера потеряла свои океаны, заполнив атмосферу паром.
Зона жизни — это диапазон расстояний от звезды, в пределах которого на поверхности планет земного типа вода может оставаться в жидком состоянии. А вода, в свою очередь, является необходимым условием для жизни, как мы ее понимаем. Если следовать самым строгим критериям, то на сегодняшний день в нашей системе только Земля попадает в эту зону. По более оптимистичным оценкам, зона жизни Солнечной системы простирается от 0.38 до 10 а. е. (астрономическая единица — среднее расстояние от Земли до Солнца), что охватывает пространство от Меркурия до Сатурна. Конечно, в ходе эволюции звезды и ее систем эта зона может смещаться. История климата Венеры может помочь понять, где находилась внутренняя граница нашей зоны жизни.
Венера и Земля образовались в схожих условиях. Теоретически, после своего формирования у нашей «соседки» было достаточно воды для создания глобального океана глубиной до трех километров. Однако, скорее всего, океан не существовал: на поверхности нет явных следов водной эрозии, зато сохранились следы от метеоритов, хотя они немного «затерты» обновлением поверхности из-за вулканической активности.
Сегодня на Венере нет водоемов: средняя температура на поверхности (72 а. е. от Солнца) составляет около 465 градусов Цельсия, а давление в 90 раз превышает земное на уровне моря. Тем не менее, ученые все еще не уверены, что там никогда не было жидкой воды.
На основе компьютерных моделирований были предложены две «картины» климата на молодой планете: «умеренная и влажная Венера» и «сухая Венера». В первом сценарии она на протяжении миллиардов лет напоминала Землю. Планета была прохладной, на её поверхности находилась жидкая вода, а дневную сторону прикрывали облака. Резкие изменения климата, вероятно, были вызваны вулканами, насытившими атмосферу углекислым и сернистым газом.
Версия о «влажной Венере» подтверждается наличием обилия дейтерия в атмосфере, но этому уже нашли другое объяснение. Важно отметить, что если воды было так много, то внутри планеты должен был сохраняться водород.
Согласно сценарию «сухой Венеры», первоначальный океан магмы на поверхности остывал медленно, вся вода испарилась, ее молекулы распались в атмосфере, и водород ушел в открытый космос. По оценкам, даже если у Венеры было в 10 раз больше воды, чем в океанах Земли, то при медленном застывании магмы на планете могло остаться лишь менее одной десятой массы земных океанов. В последующие миллиарды лет атмосфера растеряла и эту воду. Таким образом, внутри планеты сегодня должно быть мало водорода.
Авторы нового исследования, опубликованного в журнале Nature Astronomy, оценили содержание водорода внутри Венеры, основываясь на том, как в ее современной атмосфере сохраняется баланс соединений благодаря «подпитке» от вулканической активности, так как состав вулканических выбросов отражает наличие водорода в недрах.
Ученые исследовали динамику воды (H2O), углекислого газа (CO2) и карбонилсульфида (OCS) в современной атмосфере Венеры: их формирование, распад, влияние солнечного излучения и возможное взаимодействие с породами на поверхности. Таким образом, они убедились, что учли все возможные источники и потери этих соединений и элементов. На сегодняшний день в атмосфере Венеры сохраняется баланс, что означает, что всю нехватку элементов в рассчитанной модели компенсируют вулканические выбросы. Оказалось, что магма Венеры богата серой и углеродом, но в ней крайне мало воды.
Таким образом, эта планета сформировалась с атмосферой, насыщенной водяным паром. Пока океан магмы медленно остывал на поверхности, вода в атмосфере распадалась, и водород «улетал». За несколько десятков миллионов лет Венера «высохла». Это означает, что экзопланеты, похожие на неё, 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 её понимаем, то есть существующей лишь при наличии жидкой воды.