Ученые провели 234000 симуляций, чтобы выделить четыре пути эволюции Венеры
Ученые из Вашингтонского университета во главе с Родольфо Гарсией выяснили, что Венера сохранила глубоко в недрах объем воды, равный целому земному океану. Компьютерные симуляции показали, что планета остается геологически активной и в прошлом обладала собственным магнитным полем. Проверить эти предсказания помогут аппараты DAVINCI, VERITAS и EnVision, которые отправятся к планете на рубеже текущего и следующего десятилетий. Космические зонды просканируют поверхность сквозь плотные облака, возьмут пробы атмосферы и измерят доли изотопов в газах.
Чтобы сделать такие выводы, исследователи смоделировали, как Венера развивалась 4,5 миллиарда лет. Авторы работы хотели понять, почему наша соседка стала раскаленной пустыней, тогда как Земля сохранила комфортные условия. Когда астрономы понимают эту разницу, они точнее исследуют каменистые экзопланеты за пределами Солнечной системы. Космический телескоп «Джеймс Уэбб» уже наблюдает за такими мирами, а будущая Обсерватория обитаемых миров только готовится присоединиться к этой задаче.
Исследователи работали в программе VPLanet, которая просчитывает, как внутренние слои, твердая оболочка и атмосфера планеты влияют друг на друга. Ученые запустили 234000 симуляций и отобрали те, которые в итоге совпали с показателями современной Венеры.
Все о Венере: из чего состоит, какая температура, сколько лететь и почему называют сестрой Земли
Модель признавали успешной, если она удовлетворяла трем физическим параметрам. Во-первых, углекислый газ в атмосфере должен создавать парциальное давление 92 бара. Этот термин показывает, как сильно давит конкретно этот газ в общей газовой смеси. Во-вторых, парциальное давление водяного пара должно составлять 3 миллибара. В-третьих, магнитный момент планеты должен быть в 100000 раз слабее земного. Данная величина показывает силу источника магнитного поля, и столь низкий показатель говорит о том, что внутри Венеры сейчас не работает динамо-эффект. При таком эффекте жидкий металл движется в ядре и генерирует магнитное поле. Этим строгим критериям подошли лишь 808 моделей, то есть 0,35% от общего числа.
В основу всех симуляций легло условие, что кора Венеры представляет собой монолит и никогда не раскалывалась на подвижные тектонические плиты, как это произошло на Земле. Удачные модели разделились на четыре сценария.
В 72% случаев мантия и ядро остывают постепенно, без резких перепадов. Еще 18% симуляций показывают планету, которая со временем теряет магнитное поле. В этом сценарии вода уходит из мантии, из-за чего порода твердеет. Геологи называют это дегидратационным отвердеванием. В результате мантия становится менее текучей, кора утолщается и блокирует выход тепла из недр. Доля расплавленного вещества в ядре падает ниже 1%.
Около 10% успешных моделей описывают ситуацию, когда твердое внутреннее ядро так и не вырастает больше 80% от общего размера ядра, либо не формируется совсем. Единичные симуляции показывают, что внутренняя температура планеты хаотично колебалась первые 500 миллионов лет, прежде чем успокоиться. То, по какому пути шла модель, зависело от начальных параметров. Конечный результат определялся тем, сколько воды изначально содержала мантия, насколько она сопротивлялась течению и как сильно порода твердела, когда теряла влагу. Также на судьбу планеты влияло то, при какой температуре плавилось ядро и как именно извергались вулканы.
Фото NASA / JPL
Самое популярное
