На сегодняшний день поверхность Венеры лишена океанов, однако, если они существовали в прошлом, то вода должна была остаться в недрах планеты. Для определения ее объема можно использовать данные о вулканических извержениях. В рамках недавнего исследования ученые проанализировали химические процессы, происходящие в атмосфере, и установили, что Венера давно потеряла воду.
Зона обитаемости – это диапазон расстояний от звезды, в пределах которого на поверхности планет, подобных Земле, вода может существовать в жидком виде. Вода является важным условием для жизни, какой мы ее знаем. Если руководствоваться самыми строгими критериями, то в нашей планетной системе сейчас только Земля находится в этой зоне. Согласно более оптимистичным оценкам, зона обитаемости Солнечной системы простирается от 0,38 до 10 астрономических единиц (астрономическая единица – это среднее расстояние между Землей и Солнцем), то есть охватывает область от Меркурия до Сатурна. Разумеется, в процессе развития звезды и ее планетной системы положение этой зоны меняется. История климата Венеры может прояснить, где располагалась внутренняя граница нашей зоны обитаемости.
Венера и Земля возникли в близких условиях. Предполагается, что после своего формирования у планеты, являющейся нашей «соседкой» в Солнечной системе, имелось достаточное количество воды для образования глобального океана, глубина которого достигала бы трех километров. Однако существование такого океана маловероятно: на поверхности не обнаружено заметных признаков водной эрозии, в то время как сохранились следы от метеоритов, хотя они и подверглись некоторой эрозии» обновлением поверхности от вулканической активности.
В настоящее время на Венере не наблюдается водоемов, поскольку средняя температура её поверхности (находящейся на расстоянии 0,72 астрономической единицы от Солнца) составляет приблизительно 465 градусов Цельсия, а атмосферное давление в 90 раз превышает земное на уровне моря. Однако исследователи до сих пор не исключают возможности того, что в прошлом на планете существовала жидкая вода.
Согласно результатам компьютерного моделирования, выделяют два возможных сценария климата на ранней Венере: «умеренная и влажная Венера» и «сухая Венера». Согласно первому сценарию, на протяжении миллиардов лет планета могла быть похожа на Землю. Изначально она образовалась как прохладное небесное тело, с наличием жидкой воды на поверхности и облачным покровом, затемняющим дневную сторону. Предполагается, что кардинальные изменения климата могли быть вызваны вулканической активностью, приведшей к выбросу углекислого и сернистого газа в атмосферу.
Наличие в атмосфере большого количества дейтерия поддерживает гипотезу о «влажной Венере», однако этому уже нашли другое объяснение. Главное, если воды было так много, то внутри планета должна быть по-прежнему насыщена водородом.
Согласно сценарию «сухой Венеры», первоначальный океан магмы на поверхности остывал постепенно, вся вода испарилась, ее молекулы расщепились в атмосфере, и водород рассеялся в открытом космосе. Предполагается, что даже при наличии на Венере в десять раз больше воды, чем на земных океанах, при медленном остывании магмы на планете сохранится не более десятой части массы океанов Земли. В течение последующих миллиардов лет атмосфера растеряла и эту воду. Тогда и внутри планеты сегодня должно быть мало водорода.
Авторы нового исследования, опубликованного в журнале Nature Astronomy, содержание водорода внутри Венеры было оценено на основе анализа баланса соединений в ее современной атмосфере и связи с вулканической активностью, поскольку состав вулканических выбросов позволяет судить об объемах водорода в недрах планеты.
Ученые анализировали динамику воды (H2O), углекислого газа (CO2) и карбонилсульфида (OCS) в современной атмосфере Венеры: их образование, разрушение, воздействие солнечного излучения и вероятное взаимодействие с породами на поверхности. Это позволило им удостовериться, что учтены все возможные источники и потери данных соединений и элементов. В настоящее время в атмосфере Венеры поддерживается равновесие, что указывает на то, что вулканические выбросы восполняют недостаток элементов в рассчитанной модели. Исследования показали, что магма Венеры содержит большое количество серы и углерода, но при этом бедна водой.
По всей видимости, эта планета возникла с атмосферой, богатой водяным паром. В то время как океан магмы постепенно остывал на поверхности, вода в атмосфере подвергалась распаду, и водород покидал планету. В течение нескольких десятков миллионов лет Венера утратила воду. Таким образом, экзопланеты, подобные ей, и планеты, находящиеся в так называемой «зоне Венеры» вокруг своих звезд, вероятно, не смогли охладиться настолько, чтобы сохранять на своей поверхности жидкую воду. В итоге, они являются маловероятными объектами для поиска жизни, которую мы знаем, то есть жизни, зависящей от наличия жидкой воды.