Naukowcy lepiej zrozumieli, jak Wenus stała się tak niegościnna

Astronomowie przeprowadzili 234 tysiące symulacji, aby dowiedzieć się, jak Wenus stała się tak niegościnna. Analizy mogą pomóc w poszukiwaniach egzoplanet nadających się do zamieszkania.

Urządzenia takie jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba dostarczają coraz więcej informacji o skalistych egzoplanetach wokół innych gwiazd, dlatego też naukowcy coraz częściej wykorzystują Wenus jako punkt odniesienia w badaniach tych obcych światów. Zrozumienie jej ewolucji i Ziemi, które zakończyło się znacznie odmiennymi rezultatami, jest kluczowe, aby astronomowie mogli określić, czy odkryty obiekt może być podobny do naszej planety, czy raczej jest niegościnny jak Wenus. W ramach nowego badania, naukowcy pod kierownictwem Rodolfo Garcii z University of Washington, przeprowadzili symulacje 4,5 miliarda lat ewolucji Wenus w Układzie Słonecznym, aby spróbować zrozumieć te różnice. Badanie zostało opublikowane w serwisie arXiv.

Astronomowie, do przeprowadzenia symulacji wykorzystali oprogramowanie o nazwie VPLanet, które pozwala zmieniać wiele warunków początkowych formowania się planety oraz parametry fizyczne zmieniających się światów. Przeprowadzili 234 tysięcy symulacji obejmujących 4,5 miliarda lat, przy głównym założeniu, że skorupa Wenus nigdy nie rozpadła się na ruchome płyty jak to miało miejsce na Ziemi. Modele łączyły jądro planety, litosferę (zewnętrzną sztywną powłokę) oraz atmosferę. Naukowcy skupili się głównie na czynnikach, które odzwierciedlały warunki panujące na współczesnej Wenus, przez co spośród 234 tysięcy symulacji tylko 808, czyli 0,35 proc. z nich, spełniło warunki.

Jak opisują badacze, udane symulacje można było podzielić na cztery różne ścieżki ewolucyjne. Zdecydowanie najczęstszym scenariusz wskazywał, że płaszcz i jądro planety chłodziły się stopniowo w czasie, co było zgodne z wcześniejszymi modelami. Około 72 proc. udanych symulacji należało do tej kategorii.

Druga ścieżka, stanowiąca około 18 proc. udanych modeli, przedstawiała Wenus jako planetę tracącą pole magnetyczne. W tych scenariuszach traciła one ogromne ilości wody z płaszcza, co powodowało „usztywnienie przez odwodnienie”. To z kolei zmniejszało lepkość płaszcza i pogrubiało nieruchomą warstwę litosfery. Ograniczało to przepływ ciepła z wnętrza planety, redukując ilość stopionej materii w jądrze do mniej niż 1 proc.

Zdaniem astronomów, 10 proc. scenariuszy przedstawiało przypadek, w którym wewnętrzne jądro nigdy w pełni się nie rozwinęło. W tych modelach stałe jądro wewnętrzne, które napędza dynamo planety, odpowiedzialne za powstawanie pola magnetycznego, nigdy nie przekraczało 80 proc. całkowitego rozmiaru jądra, a w niektórych przypadkach w ogóle się nie formowało. Ostatni scenariusz obejmował rzadki przypadek, w którym planeta doświadczała gwałtownych, oscylujących zmian temperatury i właściwości wewnętrznych w ciągu pierwszych 500 milionów lat, zanim ustabilizowała się w widoczny obecnie stan.

Jak tłumaczą badacze, niektóre parametry planety odegrały kluczową rolę w tym, czy symulacja była w stanie odtworzyć jej obecne środowisko. Najważniejszymi z nich były początkowa zawartość wody w płaszczu, jego lepkość, siła usztywnienia przez odwodnienie, wydajność erupcji wulkanicznych oraz temperatura topnienia jądra.

Jak wskazują analizy, we wszystkich udanych modelach Wenus zachowała znaczną ilość wody głęboko w swoim wnętrzu, co najmniej tyle, ile zawiera jeden ocean na Ziemi. Naukowcy przewidują również, że planeta nadal jest geologicznie aktywna, choć w mniejszym stopniu, niż sugerują niektóre inne modele.

Jednym z przewidywań, które mogą zostać wkrótce potwierdzone, jest teza, że Wenus posiadała pole magnetyczne we wczesnej fazie swojego istnienia. W 88 proc. udanych symulacji tak właśnie było, a jego ślady mogą być zachowane w skałach powierzchniowych planety. Sonda wysłana w celu zbadania powierzchni mogłaby je wykryć i ustalić, czy Wenus rzeczywiście miała kiedyś aktywne jądro.

Obecnie planowane są trzy misje, których celem będzie lepsze poznanie Wenus, realizowane przez NASA DAVINCI i VERITAS oraz EnVision, zarządzana przez ESA. Ich celem będzie przeniknięcie przez gęste chmury, stworzenie mapy powierzchni planety oraz analiza atmosfery. Jeśli zakończą się sukcesem, powinny pomóc potwierdzić część przewidywań przedstawionych w badaniu, co pozwoli lepiej zrozumieć, dlaczego historia najbliższej sąsiadki Ziemi potoczyła się tak odmienny sposób.

Emil Gołoś