Адская планета Венера известна своей
невероятно плотной атмосферой, сокрушительно высоким давлением воздуха и температурой поверхности, достаточно высокой, чтобы плавить свинец. Другими словами, у неё одни из самых негостеприимных условий на поверхности во всей Солнечной системе.
Но согласно стандартному определению «обитаемой зоны», Венера находится внутри этой «Златовласки». Это потому, что текущее определение обитаемой зоны рассматривает только количество солнечного света, достигающего планеты.
Если его слишком много или слишком мало, то на поверхности не может существовать вода в жидком состоянии, и, таким образом, планета не является хорошим
кандидатом для жизни. По этому простому критерию Венера пригодна для жизни; то есть она потенциально может поддерживать жидкую воду. Но это явно не так.
Делает ли это планеты, подобные Венере, редкостью, или учёные должны начать подвергать сомнению свои определения? Новое исследование с использованием простых моделей эволюции атмосфер планет, подобных Венере, показало, что эти миры пугающе распространены.
Стремительно растущий парник
Астрономы не совсем уверены, что случилось с Венерой давным-давно. Без подробных измерений поверхности человечеству остаётся только догадываться, как эта планета оказалась такой противной. Поскольку Венера примерно такого же размера, как Земля, и образовалась примерно в том же районе, многие планетологи считают, что Венера возникла очень похоже на нашу собственную планету, с почти таким же количеством всех важных ингредиентов: углерода, кислорода, кремния… и воды. Весьма вероятно, что Венера начиналась с бассейнов — и даже океанов — жидкой воды на своей поверхности, содержащихся в благоприятной атмосфере. А потом что-то пошло очень-очень не так.
Возможно, длительный период активного вулканизма сделал атмосферу Венеры непоправимой. Возможно, это была просто нормальная эволюция солнца, когда его увеличивающееся освещение испаряло всю воду с поверхности. Или, возможно, это был какой-то процесс, который учёные ещё не понимают.
Каким бы ни был точный механизм, Венера подверглась безудержному парниковому эффекту.
С каждым повышением атмосферного давления росла температура, из-за чего в воздух выбрасывалось всё больше газов, подпитывая друг друга в катастрофическом цикле. Как только в атмосферу попало достаточное количество газов, Венера не смогла остыть, поглощая почти всё излучение, полученное от Солнца. В результате океаны высохли, и вся вода попала в атмосферу, откуда она в конечном итоге просочилась в космос, чтобы никогда не вернуться. Если в этих первобытных океанах и была какая-то жизнь, то уж точно ей было не до веселья.
Живой мир
В
поисках пригодных для жизни миров первый шаг — определить планеты, которые находятся в обитаемых зонах своих звёзд, потому что именно там Земля находится на своей орбите вокруг Солнца, а Земля — единственное известное место во Вселенной, где есть жизнь насколько это известно. Да, там могут быть и другие формы жизни. Но земную жизнь человек легко распознает, поэтому она становится лёгкой мишенью.
Но планеты сложны, поэтому дать простое определение обитаемой зоны очень сложно.
На поверхности Венеры должна быть вода; она получает ровно столько солнечного света, сколько необходимо. Но со сверхплотной атмосферой планеты температура на поверхности слишком высока, чтобы поддерживать какие-либо жидкости (кроме свинца, который, хотя и потрясающий, не очень привлекателен). Теперь группа исследователей попыталась найти разделительную линию между планетами, подобными Земле, и планетами, подобными Венере.
В статье, недавно опубликованной в базе данных препринтов arXiv, они использовали относительно простую модель планетарных атмосфер и вида излучения, которое эти планеты будут получать от разных звёзд. Для каждой установки с разными типами звёзд и разными орбитами вокруг этих звёзд исследователи начали с земной смеси атмосферных газов (в основном азота с небольшим количеством углекислого газа) и постепенно увеличивали количество углекислого газа, чтобы имитировать начало безудержного парникового эффекта. Затем они позволили модели развиваться, чтобы посмотреть, что произойдет с составом атмосферы с течением времени. Объявили модельную планету «венероподобной», когда модели взорвались и начался настоящий разбег. Если модельная планета стабилизировалась и саморегулирулась, избегая сценария разгона, они отмечали её как «землеподобную» и всё ещё находящуюся в пределах обитаемой зоны.
Фото: mozaweb.com
Банальность зла
Исследователи обнаружили, что миры, подобные Венере, удивительно распространены и что большие участки обитаемой зоны потенциально закрыты для жизни. Например, вокруг солнцеподобной звезды традиционная обитаемая зона простирается от 95% орбитального радиуса Земли до 167%. Но эти модели показали, что внешний край «зоны Венеры» достигает 135% орбиты Земли, а это означает, что наша планета однажды может испытать собственный безудержный парниковый эффект!
Звёзды F-типа, масса которых в 1,0–1,4 раза больше массы Солнца, показали себя лучше всего: уцелело примерно 40% их обитаемых зон.
Маленьким красным карликам пришлось хуже всего, потому что они испускают большую часть своего излучения в инфракрасном диапазоне, который легко блокируется атмосферными газами.
Для этих звёзд зона Венеры поглотила всё, кроме самых внешних краёв обитаемой зоны.
Однако надежды не потеряны полностью. Эти модели просты, а планеты сложны. Не каждая планета, которая может войти в безудержный парниковый цикл, вынуждена это делать. Интересные атмосферные смеси, защита от планетарных магнитных полей, дополнительное количество воды или тектоника плит могут изменить траектории планет. Не каждая венероподобная планета обречена стать адским миром, но учёные должны быть осторожны при поиске землеподобных.