По самой распространенной версии, в прошлом климат Венеры был похож на земной, а к нынешнему состоянию пришел из-за парникового эффекта. Недавно ученые попытались смоделировать этот процесс и обнаружили, что перегретая венерианская кора даже вместе с вулканами просто не могла испустить в атмосферу такое количество углекислого газа, какое мы наблюдаем в ней сейчас.
В 1982 году советский аппарат «Венера-13» передавал панораму поверхности планеты 127 минут, и это был рекорд: его предшественникам удавалось продержаться менее часа. Если бы проблема была только в давлении (92 земные атмосферы), это было бы еще не так критично, но вдобавок на Венере плюс 460-470 градусов Цельсия, а в таком пекле даже титан теряет прочность.
Идея о том, что такие условия — результат катастрофы «двойника Земли», превратилась в полноценную гипотезу в 1960-х годах. Научную форму ей придал известный астрофизик Карл Саган. Он считал, что когда-то на Венере было много воды и царил умеренный климат, а погубил все парниковый эффект из-за повышения светимости Солнца: по мере своей эволюции звезда разгоралась все сильнее.
Советские зонды действительно подтвердили, что в атмосфере Венеры содержится мизерное количество водяного пара. В основном же (на 96,5 процента) воздух планеты состоит из углекислого газа.
Недавно исследователи из Кембриджского университета (Великобритания) попытались рассчитать, каким именно путем Венера могла получить такое огромное количество диоксида углерода в атмосфере. В недавней статье, доступной на сервере препринтов arXiv.org, ученые рассмотрели три версии. Одна из них предполагает превращение в Венеру копии Земли.
Как объяснили авторы научной работы, в таком случае в венерианском климате должен был работать тот же процесс, который сейчас происходит на нашей планете, — углеродный цикл. Вулканы извергают углекислый газ, в богатой водой атмосфере часть его превращается в угольную кислоту, выпадает на поверхность. В результате взаимодействия с твердыми породами углерод попадает в кору в виде карбонатов и таким образом в ней накапливается.
При этом на Земле идет тектоника, плиты движутся, заходят друг под друга, их фрагменты постепенно погружаются в мантию, плавятся. Значит, часть накопленного углерода возвращается из коры в глубокие недра Земли. Тем временем вулканы продолжают поставлять углекислый газ в атмосферу. В этом и заключается круговорот.
Расчеты показали, что по итогу этого процесса венерианская кора могла бы вобрать себя столько углекислого газа, сколько в случае дегазации хватило бы на создание атмосферы с давлением примерно 20 бар максимум. В реальности же мы имеем 92 бар.
Еще один сценарий развития событий в климате Венеры предполагает исключительно вулканизм, то есть долгие миллиарды лет извержений. Но с этим тоже проблема: далеко не вся поднимающаяся магма вырывается на поверхность — большая часть застывает вместе с содержащимся в ней углеродом. Та доля, которая все-таки выходит наружу, за 4,6 миллиарда лет существования Венеры оказалась способна обеспечить лишь давление в 25 бар.
Впрочем, хотя сейчас на Венере активной тектоники нет, можно предположить, что когда-то она была, тогда могло происходить подобие углеродного цикла. По расчетам, в теории это могло бы создать нынешнюю тяжелую атмосферу планеты, но для этого ее мантия должна быть аномально богатой углеродом, либо извержения были невероятно мощными. Все эти допущения делают версию вулканического происхождения атмосферы Венеры тоже довольно сомнительной. По сути, выходит, что даже сложение двух этих сценариев вместе не создает нынешнего венерианского парника: карбонатная кора вместе с вулканами выдала бы только 45 бар.
Достаточно убедительным оказался лишь третий сценарий — дегазация первичного магматического океана в самом начале истории Венеры. На самом деле, это могло создать даже сотни бар давления, но с тех пор многое должно было улетучиться в космос, и в наши дни сохраняются лишь остатки с некоторой добавкой в результате вулканизма.