Вулканы, возможно, превратили Венеру в пылающий ад
Современная Венера представляет собой обжигающий ад. Температура там поднимается выше 464 ° C, что, как известно, достаточно жарко, чтобы расплавить свинец (и космический корабль).
Вот почему из всех миссий, отправленных Россией на поверхность планеты, только четырем удалось передать изображения, прежде чем они быстро уступили экстремальным условиям Венеры.
Но современная Венера может сильно отличаться от древней Венеры. Некоторые исследования показывают, что древняя Венера имела атмосферу, похожую на атмосферу древней Земли.
Планета также могла иметь значительное количество воды на своей поверхности. Возможно, когда-то на Венере существовала простая жизнь, но доказательств, однозначно подтверждающих или опровергающих это, пока недостаточно.
Новое исследование показывает, что массовые извержения вулканов в течение длительного периода времени могут быть ответственны за превращение планеты в то, чем она является сегодня. Если на древней Венере и существовала простая жизнь, то вулканизм был ее гибелью. Исследование также показывает, какую роль в формировании обитаемости Земли сыграла мощная вулканическая активность и как Земля едва избежала той же участи, что и Венера.
Исследование называется «Крупномасштабный вулканизм и тепловая смерть земных миров» и опубликовано в The Planetary Journal. Доктор Майкл Дж. Уэй из Института Годдарда НАСА является ведущим автором. Он уже много лет исследует Венеру и является автором и соавтором нескольких статей о планете, особенно по ее древней обитаемости.
«Понимая историю крупных магматических провинций на Земле и Венере, мы можем определить, могли ли эти события вызвать нынешнее состояние Венеры», — сказал Уэй в пресс-релизе, анонсирующем исследование.
Земля испытала длительные периоды устойчивых вулканических извержений в своей истории. Крупные магматические провинции (LIP — Large igneous provinces) являются свидетельством периодов, которые могут длиться сотни тысяч лет, а может быть, даже миллионы лет. На Земле известно о целом ряде LIP, причем за последние 500 миллионов лет они совпадают с периодами изменения климата и массовыми вымираниями.
Исследование предполагает, что Венера сама подверглась массивным извержениям вулканов, которые создали современную атмосферу Венеры с ее экстремальными температурами и давлением. В частности, в нем говорится, что интенсивные выбросы за период всего в один миллион лет создали неуправляемых парниковый эффект, то есть процесс, когда атмосфера препятствует излучению тепла планеты в космос. Без возможности охлаждения температура поднимается до экстремальных уровней, как в теплице со всеми закрытыми вентиляционными отверстиями.
Парниковый эффект Венеры усугубляется очевидным отсутствием тектоники плит. Тектоника земных плит позволяет теплу из недр планеты достигать поверхности, периодически открывая мантийный покров. Он также уносит углекислый газ из атмосферы в горные породы посредством выветривания и субдукции.
Согласно этой работе, наша планета пережила пять массовых вымираний, и все они связаны с повышенной вулканической активностью. (Некоторые исследователи указывают на шестое массовое вымирание, которое только начинается, поскольку человеческая деятельность вызывает увеличение потери видов.)
Импульсное событие Чиксулуб было основной причиной пермско-триасового вымирания, которое уничтожило динозавров, но вулканическая активность также сыграла свою роль. В то время как вымирание динозавров Чиксулуб хорошо известно и широко популяризировано, вулканическая активность была основной причиной вымирания на Земле.
Жизнь на Земле сильно пострадала от мощной и продолжительной вулканической активности. Но она всегда восстанавливалась, и вулканы никогда не вызывали безудержного парникового эффекта, в то время как Венера до сих пор страдает от этого эффекта. Какая разница?
Масштабы извержений имели к этому какое-то отношение. Поверхность Венеры на 80 процентов покрыта затвердевшей вулканической породой. Сера в атмосфере также свидетельствует о ярко выраженной вулканической деятельности. А на поверхности Венеры меньше кратеров, чем ожидалось, что указывает на обильную вулканическую активность за последние несколько сотен миллионов лет. Возможно, хотя Земля избежала безудержного парникового эффекта, сделать это ей удалось лишь с трудом.
Распутать историю вулканизма, ударов и вымираний в истории Земли сложно, потому что кратеры стираются. Существуют научные попытки понять условия в мантии Земли, которые приводят к LIP, но это также сложная задача.
Магматические события, которые создают LIP, обычно недолговечны по геологической шкале времени, продолжительностью менее 5 миллионов лет. Они также могут быть серией импульсов за несколько десятков миллионов лет. Хотя они выбрасывают на поверхность много камней, химические вещества, которые они выбрасывают в атмосферу, являются причиной вымирания.
Огромное количество CO 2 сильно нагревало атмосферу Земли, а двуокись серы (SO 2) усугубляла потепление. Токсичные соединения, такие как сероводород (H 2 S) и окись углерода (CO), также поступают в результате извержений, но только в незначительных количествах.
Вулканическая активность Земли похожа на активность Венеры, потому что планеты являются «планетами-сестрами». Они очень близки по размеру и обе являются каменистыми планетами во внутренней части Солнечной системы.
Но самое важное, что их объединяет, когда дело доходит до вулканизма, — это их объемный состав. Поскольку они образовались в одном регионе Солнечной системы, их состав очень похож.
В своем исследовании авторы воссоздали вулканическую историю Земли в случайном моделировании, основываясь на том, что известно о вулканической активности Земли и LIP. «В одном из подходов мы делаем консервативную оценку скорости, с которой наборы почти одновременных LIP (пары, тройки и квартеты) происходят в случайной истории, статистически такой же, как у Земли», — пишут авторы. «Мы обнаружили, что вероятны LIP ближе по времени, чем 0,1–1 миллион лет; значительно, это меньше, чем время, в течение которого, как известно, сохраняются земные эффекты LIP на окружающую среду».
Это означает, что события LIP накладываются друг на друга, и прежде чем планета сможет удалить CO 2, выброшенный в ее атмосферу в результате одного события, другое занято выбросом большего количества. Соедините их вместе, и вы получите безудержный парниковый эффект. Отдельные LIP в разных частях земного шара, даже под океанами, усугубляют эффект.
Ключевая часть их исследования касается изменчивости. Связаны ли LIP друг с другом причинно-следственной связью? Это важно, потому что, если уровень LIP является переменным, то это увеличивает вероятность перекрытия или одновременности событий, которые могут способствовать безудержному парниковому эффекту.
«Как изменчивость скорости LIP с течением времени повлияет на вероятность одновременных событий?», - пишут авторы. «Во времена повышенной скорости вероятность одновременных событий выше, чем для средней скорости. С другой стороны, во времена пониженной скорости эта вероятность уменьшается по сравнению со средней. Не очевидно, какой из этих эффектов преобладает».
Интересный момент во всем этом касается самых продолжительных LIP на Земле. Чем дольше длится один, тем больше вероятность того, что он наложится на другой.
«Мы обнаруживаем, что вероятность того, что самая большая LIP в зарегистрированной истории Земли перекроется с событием аналогичного размера (по площади), составляет примерно 30 процентов. Несколько одновременных LIP могут быть важными движущими силами перехода от безмятежной обитаемой поверхности к тепличное состояние для земных миров, если предположить, что они имеют земную геохимию и динамику мантийной конвекции», — говорится в исследовании.
Есть момент, когда все это расходится. В то время как есть достаточно полные и надежные данные о LIP Земли, нет ничего подобного для Венеры. Но исследование показывает, что даже при отсутствии у нас подробных данных вполне вероятно, что Венера пострадала от перекрывающихся LIP, которые привели к ее гибели.
По какой-то причине Земля остается пригодной для жизни в течение миллиардов лет, а Венера находится в гораздо худшем положении. Если на Венере когда-то и была древняя, простая жизнь, то ее уже давно нет.
К счастью, предстоящие миссии на Венеру позволять получить более точные данные, которые еще долго будут анализироваться учеными.
Хотя у нас, возможно, никогда не будет полного понимания всех факторов, которые сделали Землю и Венеру такими отличными друг от друга, вулканическая активность явно сыграла свою роль. Как только эти миссии сделают свое дело, можно будет более подробно понять расходящийся путь Венеры.
