Kunne Venus have været beboelig?

Venus kan have været en tempereret planet med flydende vand i 2-3 milliarder år, indtil en dramatisk transformation, der startede for over 700 millioner år siden, genopstod omkring 80 % af planeten. En undersøgelse præsenteret i dag på EPSC-DPS Joint Meeting 2019 af Michael Way fra The Goddard Institute for Space Science giver et nyt syn på Venus' klimatiske historie og kan have konsekvenser for beboeligheden af ​​exoplaneter i lignende baner.

For fyrre år siden, NASAs Pioneer Venus-mission fandt fristende hints om, at Jordens 'snoede søster'-planet engang kan have haft et lavt hav af vand. For at se om Venus nogensinde kunne have haft et stabilt klima, der var i stand til at understøtte flydende vand, Dr. Way og hans kollega, Anthony Del Genio, har lavet en serie på fem simuleringer, der antager forskellige niveauer af vanddækning.

I alle fem scenarier, de fandt ud af, at Venus var i stand til at opretholde stabile temperaturer mellem et maksimum på omkring 50 grader Celsius og et minimum på omkring 20 grader Celsius i omkring tre milliarder år. Et tempereret klima kunne endda have været opretholdt på Venus i dag, hvis der ikke havde været en række begivenheder, der forårsagede en frigivelse, eller 'udgasning', af kuldioxid lagret i klodens klipper for cirka 700-750 millioner år siden.

"Vores hypotese er, at Venus kan have haft et stabilt klima i milliarder af år. Det er muligt, at den næsten-globale genoplivningsbegivenhed er ansvarlig for dens transformation fra et jordlignende klima til det helvedes varmehus, vi ser i dag, " sagde Way.

Tre af de fem scenarier undersøgt af Way og Del Genio antog Venus' topografi, som vi ser den i dag, og betragtede et dybt hav på i gennemsnit 310 meter, et lavt lag vand på gennemsnitligt 10 meter og en lille mængde vand låst i jorden. Til sammenligning, de inkluderede også et scenarie med Jordens topografi og et 310 meter langt hav og, endelig, en verden fuldstændig dækket af et hav på 158 meters dybde.

For at simulere miljøforholdene for 4,2 milliarder år siden, 715 millioner år siden og i dag, forskerne tilpassede en 3-D generel cirkulationsmodel for at tage højde for stigningen i solstråling, efterhånden som vores sol er blevet varmet op i løbet af sin levetid, samt til at ændre atmosfæriske sammensætninger.

Selvom mange forskere mener, at Venus er uden for den indre grænse af vores solsystems beboelige zone og er for tæt på Solen til at understøtte flydende vand, den nye undersøgelse tyder på, at dette muligvis ikke er tilfældet.

"Venus har i øjeblikket næsten dobbelt så stor solstråling, som vi har på Jorden. i alle de scenarier, vi har modelleret, vi har fundet ud af, at Venus stadig kunne understøtte overfladetemperaturer, der er modtagelige for flydende vand, " sagde Way.

For 4,2 milliarder år siden, kort efter dens dannelse, Venus ville have afsluttet en periode med hurtig afkøling, og dens atmosfære ville have været domineret af kuldioxid. Hvis planeten udviklede sig på en jordlignende måde i løbet af de næste 3 milliarder år, kuldioxiden ville være blevet trukket ned af silikatsten og låst fast i overfladen. Ved den anden epoke modelleret for 715 millioner år siden, atmosfæren ville sandsynligvis have været domineret af nitrogen med spormængder af kuldioxid og metan - svarende til Jordens i dag - og disse forhold kunne have været stabile indtil nu.

Årsagen til den afgasning, der førte til den dramatiske forvandling af Venus, er et mysterium, selvom det sandsynligvis er forbundet med planetens vulkanske aktivitet. En mulighed er, at store mængder magma boblede op, frigivelse af kuldioxid fra smeltede sten til atmosfæren. Magmaen størknede, inden den nåede overfladen, og det skabte en barriere, der betød, at gassen ikke kunne reabsorberes. Tilstedeværelsen af ​​store mængder kuldioxid udløste en løbsk drivhuseffekt, hvilket har resulteret i de brændende 462 graders gennemsnitstemperaturer, der findes på Venus i dag.

"Der skete noget på Venus, hvor en enorm mængde gas blev sluppet ud i atmosfæren og ikke kunne genabsorberes af klipperne. På Jorden har vi nogle eksempler på storstilet udgasning, for eksempel oprettelsen af ​​de sibiriske fælder for 500 millioner år siden, som er forbundet med en masseudryddelse, men intet i denne skala. Det forvandlede Venus fuldstændigt, " sagde Way.

Der er stadig to store ubekendte, der skal behandles, før spørgsmålet om, hvorvidt Venus kunne have været beboelig, kan besvares fuldt ud. Den første vedrører, hvor hurtigt Venus afkølede oprindeligt, og om den var i stand til at kondensere flydende vand på overfladen i første omgang. Den anden ubekendte er, om den globale genoplivningsbegivenhed var en enkelt begivenhed eller blot den seneste i en række af begivenheder, der går milliarder af år tilbage i Venus' historie.

"Vi har brug for flere missioner for at studere Venus og få en mere detaljeret forståelse af dens historie og udvikling, sagde Way. vores modeller viser, at der er en reel mulighed for, at Venus kunne have været beboelig og radikalt anderledes end den Venus, vi ser i dag. Dette åbner op for alle mulige implikationer for exoplaneter fundet i det, der kaldes 'Venus Zone', which may in fact host liquid water and temperate climates."