Novi modeli otkrili kako je Venera postala paklena pustinja

Venera i Zemlja nastale su u istom dijelu Sunčeva sustava, ali završile su kao gotovo suprotni svjetovi. Dok je jedan planet zadržao uvjete pogodne za život, drugi se pretvorio u užareni svijet s golemim tlakom, atmosferom zasićenom ugljikovim dioksidom i gotovo potpunim gubitkom vode na površini. Upravo zato novo istraživanje, temeljeno na 234.000 simulacija razvoja Venere kroz 4,5 milijardi godina, ne govori samo o našem planetarnom susjedstvu nego i o tome kako prepoznati razliku između egzoplaneta nalik Zemlji i onih koji završavaju poput Venere.

To pitanje postaje sve važnije kako Svemirski teleskop James Webb, a poslije i budući opservatorij Habitable Worlds, sve ozbiljnije ulaze u proučavanje stjenovitih planeta oko drugih zvijezda. Ako želimo razumjeti promatramo li svijet sličan Zemlji ili planet koji je krenuo putem klimatskog i geološkog sloma, moramo znati gdje su se razvojni putovi Zemlje i Venere razdvojili.

Upravo su to pokušali rekonstruirati Rodolfo Garcia sa Sveučilišta Washington i njegovi suradnici u novom znanstvenom radu. Koristili su otvoreni softver VPLanet, alat koji u laboratoriju Virtual Planet već služi za proučavanje razvoja planeta, uključujući i egzoplanete. Model im je omogućio da mijenjaju početne uvjete nastanka planeta i fizičke osobine koje su se mijenjale kroz duboku geološku prošlost.

Tek rijetki modeli prolaze

Venera je u ovom modelu od početka do kraja promatrana kao planet bez tektonike ploča, dakle kao svijet čija se kora nikada nije razlomila i pokrenula poput Zemljine. Istraživači su pritom povezali tri ključna dijela planeta, njegovu unutrašnjost, litosferu i atmosferu, te postavili jasne uvjete koje je uspješna simulacija morala zadovoljiti da bi doista odgovarala današnjoj Veneri. To je značilo atmosferu s oko 92 bara parcijalnog tlaka ugljikova dioksida, tek oko 3 milibara vode te iznimno slabo magnetsko polje, više od 100.000 puta slabije od Zemljina, što upućuje na to da Venera danas nema aktivan dinamo u jezgri.

Broj modela koji su doista uspjeli bio je vrlo malen. Od ukupno 234.000 simulacija, samo njih 808, odnosno 0,35 posto, proizvelo je ishod koji odgovara današnjoj Veneri. To pokazuje da put kojim je taj planet postao ono što je danas nije bio ni jednostavan ni osobito vjerojatan.

No ni tih 808 uspješnih simulacija ne vodi prema istom objašnjenju. Najviše ih, oko 72 posto, pripada takozvanom konvencionalnom scenariju, u kojem se Venerin plašt i jezgra kroz vrijeme postupno i uredno hlade, otprilike onako kako su predviđali i raniji modeli. Drugi put, zastupljen u oko 18 posto uspješnih slučajeva, opisuje planet koji postupno gasi svoje magnetsko djelovanje. U tim modelima iz plašta se gubi velika količina vode, materijal postaje krući, vanjski nepokretni sloj zadebljava, a toplina iz unutrašnjosti sve teže izlazi prema površini. Posljedica je gotovo potpuno gašenje rastaljenog dijela jezgre, koji pada na manje od jedan posto.

U još 10 posto uspješnih scenarija čvrsta unutarnja jezgra nikada se nije razvila do kraja. U tim modelima nije prelazila 80 posto ukupne veličine jezgre, a ponegdje se nije formirala uopće. Posljednji, ujedno i najrjeđi scenarij, prikazuje Veneru koja je tijekom prvih 500 milijuna godina prolazila kroz vrlo burne promjene unutarnje temperature i drugih fizičkih svojstava, prije nego što se naposljetku smirila u stanje kakvo vidimo danas.

Autori rada pritom ističu da ishod snažno ovisi o nekoliko ključnih početnih svojstava planeta. Među najvažnijima su količina vode u plaštu, njegova viskoznost, jačina dehidracijskog ukrućivanja, intenzitet vulkanske aktivnosti te uvjeti pod kojima se materijal u jezgri tali i skrućuje.

Upravo su te vrijednosti, čini se, odlučivale hoće li se planet razviti u geološki aktivan svijet ili završiti u ekstremnom stanju kakvo danas povezujemo s Venerom.

Što krije Venerina unutrašnjost

Možda i najzanimljiviji dio rada nisu sami scenariji, nego ono što iz njih slijedi. U svim uspješnim modelima Venera je duboko u svojoj unutrašnjosti zadržala veliku količinu vode, najmanje onoliko koliko sadrži jedan Zemljin ocean. Zbog toga autori procjenjuju da je planet i danas geološki aktivan, premda vjerojatno slabije nego što pretpostavljaju neki drugi modeli.

Jedna od tih pretpostavki mogla bi se provjeriti već u dogledno vrijeme. Naime, u 88 posto uspješnih simulacija Venera je u ranoj fazi razvoja imala magnetsko polje. Ako je doista bilo tako, tragovi tog davnog polja mogli bi i danas biti sačuvani u površinskim stijenama. Sonda koja bi detaljno mjerila površinu mogla bi otkriti takav signal i pomoći odgovoriti na pitanje je li Venera nekoć imala aktivnu jezgru koja je stvarala magnetski štit.

Prvi odgovori možda nisu daleko. Kasnije tijekom ovog desetljeća i početkom sljedećeg prema Veneri bi trebale krenuti tri velike misije, NASA-ine DAVINCI i VERITAS te ESA-in EnVision. Njihov je zadatak proučiti planet ispod gustih oblaka, precizno kartirati njegovu površinu i analizirati atmosferu, uključujući izotopne omjere. Ako misije ispune ono što se od njih očekuje, mogle bi potvrditi ili odbaciti ključne prognoze iz ovog rada. Time bismo dobili jasniju sliku o tome kako je Venera postala pakleni svijet, ali i vrijedan okvir za razumijevanje stjenovitih planeta oko drugih zvijezda koji na prvi pogled mogu djelovati poput Zemlje, iako kriju posve drukčiju povijest.