Ученые все чаще задумываются об отправке миссий для исследования поверхности Венеры. Венеру иногда называют злым близнецом Земли, и она интригует тем, что в чем-то похожа на Землю, но при этом обладает негостеприимной огненной поверхностью. Поверхности Земли и Венеры кажутся совершенно разными. Однако ученые считают, что когда-то Венера могла иметь пышную поверхность, как у Земли, что ставит вопрос: может ли Земля однажды превратиться в огненную преисподнюю, как Венера?
В попытке лучше понять, как планеты могут так резко трансформироваться, группа ученых из Женевского университета (UNIGE) при поддержке лабораторий CNRS в Париже и Бордо смоделировала весь беглый парниковый процесс, который может превратить пригодную для жизни планету в засушливую пустошь.
Моделирование показало, что даже на ранних стадиях переходного процесса атмосферы и облачный покров планет претерпевают резкие изменения, которые практически невозможно обратить вспять. Весь переход занимает очень много времени, особенно если на планете есть большой резервуар воды, но повышение температуры в начале испарения океана происходит очень быстро. Хотя было бы легко провести параллели между этим типом сдвига и изменением климата, климатические модели для экзопланет очень общие, чтобы позволить исследователям изучить большое разнообразие наблюдаемых миров, поэтому они значительно менее точны, чем модели, ориентированные на Землю.
Поэтому было бы не совсем точно изучать изменение климата с помощью одной из этих общих моделей, тем более что UNIGE изучает изменения в несколько градусов, а здесь речь идет о нескольких десятках градусов. Тем не менее, команда, создавшая симуляцию экзопланеты, пришла к выводу, что повышения средней глобальной температуры всего на несколько десятков градусов - что эквивалентно небольшому увеличению светимости Солнца - будет достаточно, чтобы запустить на Земле парниковый процесс. Свои выводы ученые опубликовали в журнале Astronomy & Astrophysics в декабре 2023 года.
Парниковый процесс, или эффект, означает процесс, при котором планета из пригодной для жизни превращается во враждебную для жизни. Парниковый эффект очень важен для Земли, пока он находится в равновесии. Он не позволяет нашей планете постоянно замерзать. Но если парниковый эффект будет слишком сильным, наши океаны начнут испаряться. Огромное количество воды будет плавать в атмосфере, создавая петлю обратной связи, известную как эффект убегающего парникового газа.
Предполагается, что это произошло на Венере между 250 млн и 3 млрд лет назад, в результате чего средняя температура ее поверхности составила +464°C. Такие условия неблагоприятны не только для жизни, но и для техники. Советский космический аппарат «Венера-7» первым совершил посадку на Венеру 15 декабря 1970 года. В течение часа системы космического корабля были повреждены сильным жаром и давлением на поверхности. Если бы такой же парниковый процесс произошел на Земле, это сделало бы нашу планету непригодной для жизни.
Благодаря моделированию команда авторов нового исследования смогла точно определить ключевые характеристики беглого парникового процесса. Например, ученые обнаружили, что при начале процесса в высоких слоях атмосферы образуются очень плотные облака. Это указывает на то, что тропосфера и стратосфера планеты больше не разделены, а атмосфера глубоко изменена, что свидетельствует о необратимости запущенного эффекта.
Хотя важно понять, что именно делает нашу планету пригодной для жизни, а также процессы, которые могут изменить пригодность нашей планеты для жизни, моделирование этих процессов имеет и другие важные преимущества. В частности, оно может помочь в поиске внеземного разума. Точное понимание потенциального перехода между пригодными и непригодными для жизни планетами поможет нам лучше определить условия, позволяющие воде сохранять свое жидкое состояние на планете. Это важно для выбора наилучшей цели для будущих миссий по поиску жизни во Вселенной. Таким образом, изучение пригодности Земли для жизни служит двойной цели: оно рассказывает людям больше о них самих и одновременно помогает научному сообществу сузить круг поиска инопланетной жизни в космосе.
На декабрь 2023 года разрабатывается несколько миссий, чтобы лучше понять Венеру. Несмотря на то, что поверхность Венеры представляет собой враждебную пустошь, ученые считают, что в ее верхних слоях атмосферы может существовать микробная жизнь. Например, американская и новозеландская компания Rocket Lab работает над первой частной миссией на другую планету. Ожидается, что до 2030 года она отправит небольшой зонд для изучения верхних слоев атмосферы планеты. На орбите планеты он будет искать внеземную жизнь, а также изучать Венеру.
НАСА также предложило ряд миссий к нашей соседке-планете. Недавно космическое агентство объявило, что хочет впервые отправить на Венеру посадочный аппарат, и разрабатывает технологию аккумуляторов, которые могли бы выжить в условиях поверхности планеты.
В 2015 году НАСА разработало операционную концепцию «Высокогорная Венера» (HAVOC) - концепцию полетов с экипажем в верхние слои атмосферы Венеры. Эта миссия основывается на работах ученого НАСА Джеффри Лэндиса, который в своей работе 2003 года «Колонизация Венеры» изучал ряд данных. Лэндис пришел к выводу о том, что на высоте примерно 50 км над поверхностью Венеры. Атмосфера планеты демонстрирует условия, наиболее близкие к земным в любой точке Солнечной системы.
В конечном итоге полеты на Венеру, а также моделирование процессов, превративших ее в современную планету, помогут мировому научному сообществу лучше понять как Венеру, так и саму Землю. Лучше поняв наш маленький уголок космоса, люди получат больше шансов определить, является ли человечество единственным разумным видом во Вселенной или нет.