Venera vis labiau tampa mūsų egzoplanetų tyrimų sąlyčio tašku, nes tokios misijos kaip Jameso Webbo kosminis teleskopas (James Webb Space Telescope, JWST) ir būsima Gyvenamųjų pasaulių observatorija (Habitable Worlds Observatory, HWO) pradeda apibūdinti uolėtas egzoplanetas aplink kitas žvaigždes. Supratimas skirtumų tarp Veneros ir Žemės evoliucijų, kurios davė tokius skirtingus rezultatus, yra raktas į supratimą, ar mes galime stebėti Žemės analogą, ar pragarišką peizažą, kaip Venera.
Naujame Vašingtono universiteto Rodolfo Garcia ir jo kolegų straipsnyje, kuris yra prieinamas „arXiv“ išankstinio spausdinimo serveryje, imituojama 4,5 milijardo metų Veneros evoliucija kaip Saulės sistemos dalis, siekiant pabandyti suprasti kai kuriuos iš šių skirtumų.
Norėdami atlikti šią simuliaciją, jie naudojo atvirojo kodo programinę įrangą, vadinamą „VPLanet“, kuri leidžia jiems keisti daugybę pradinių planetos formavimosi sąlygų ir besikeičiančio pasaulio fizinius parametrus. P. Garcia ir jo bendraautoriai dažnai naudoja šią programinę įrangą planetų evoliucijai tirti, dirbdami Virtualioje planetų laboratorijoje (Virtual Planet Laboratory, VPL), todėl jie yra susipažinę su modelių veikimo principais, įskaitant ir egzoplanetų modeliavimą.
Šiuo konkrečiu atveju jie atliko 234000 4,5 milijardo metų trukmės modeliavimų, remdamiesi viena pagrindine prielaida – kad Venera visada buvo „stagnuojančio dangčio“ tektoniniame režime, o tai reiškia, kad jos pluta niekada nesuskilo į judančias plokštes kaip Žemė. Pats modelis susieja planetos vidų, litosferą (t. y. jos plutą) ir atmosferą, o autoriai pasirinko tris apribojimus, kurie imitavo šiuolaikinės Veneros aplinką.
Pirma, atmosferos anglies dioksido lygis turi būti apie 92 barų slėgio. Antra, atmosferos vandens lygis turi būti apie 3 milibarus slėgio. Trečia, planetos magnetinis momentas turi būti 100 000 kartų mažesnis nei Žemės – tai rodo, kad planetoje iš viso nėra aktyvios branduolio dinamos. Iš 234 000 atliktų modeliavimų tik 808, arba 0,35 %, sėkmingai atkūrė šiuos rezultatus.
Šias sėkmingas modeliavimų versijas galima suskirstyti į keturis skirtingus evoliucijos kelius. Dažniausiai pasitaikantis yra „įprastas“ scenarijus. Šiuo atveju mantija ir branduolys laikui bėgant sklandžiai vėsta, kaip paprastai ir prognozuojama ankstesniuose modeliuose. Apie 72 % sėkmingų modeliavimų patenka į šią kategoriją.
Antras sėkmingas kelias, kuris sudarė apie 18 % modelių, rodo Venerą, kuri magnetiškai miršta. Šiais scenarijais planeta praranda didžiulį kiekį vandens iš mantijos, o tai sukelia „dehidratacijos sustingimą“. Tai, savo ruožtu, sumažina mantijos klampumą, sustorindama sustingusią tektoninės plokštės dangą. Tai užgniaužė planetos vidinį šilumos srautą, sumažindama išsilydžiusios uolienos kiekį branduolyje iki mažiau nei 1 %.
10 % modelių numato vidinį branduolį, kuris niekada iki galo nesuaugo. Šiuose modeliuose kietas vidinis branduolys, kuris valdo planetos aktyviąją dinamiką, niekada neviršijo 80 % viso branduolio dydžio, o kai kuriais atvejais kietas branduolys iš viso nesusiformavo. Paskutiniame scenarijuje buvo retas atvejis, kai planeta per pirmuosius 500 milijonų metų, prieš nusistodama dabartinėje būsenoje, patyrė didelius vidinės temperatūros ir savybių svyravimus.
Remiantis straipsniu, kai kurie planetos parametrai atliko lemiamą vaidmenį, ar modeliavimas sėkmingai imitavo dabartinę Veneros aplinką, ar ne. Svarbiausi buvo pradinis mantijos vandens kiekis, mantijos klampumas, jos dehidratacijos standumo stiprumas, ugnikalnių išsiveržimų efektyvumas ir branduolio lydymosi temperatūra.
Šie scenarijai ir parametrai gali skambėti kaip skirtingi keliai į pragarą, tačiau bene įdomiausia tyrimo dalis yra jo prognozės. Remiantis straipsniu, visuose sėkminguose modeliuose Venera sugebėjo išlaikyti nemažą vandens kiekį savo viduje – bent jau tiek pat, kiek visas vandenynas Žemėje. Jie prognozuoja, kad Venera vis dar geologiškai aktyvi, tik mažesniu lygiu nei prognozavo kai kurie kiti modeliai.
Viena prognozė, kuri netrukus gali būti įrodyta, yra idėja, kad Venera ankstyvoje savo gyvavimo stadijoje turėjo magnetinį lauką. 88 % sėkmingų modeliavimų ji lauką turėjo, o to lauko liekanos galėjo būti užfiksuotos planetos paviršiaus uolienose. Zondas, išsiųstas nuskaityti paviršių, galėtų užfiksuoti šį signalą ir nustatyti, ar Venera kadaise turėjo aktyvų branduolį.
Laimei, trys misijos ruošiasi tyrinėti mūsų kaimyninę planetą. Vėliau šį dešimtmetį ir kito pradžioje Venerą aplankys trys misijos – NASA vadovaujamos DAVINCI ir VERITAS bei ESA valdoma „EnVision“. Jos planuoja žvilgtelėti pro storus debesis, sudaryti planetos paviršiaus žemėlapį ir paimti atmosferos mėginius, kad išmatuotų izotopinius santykius. Jei jos veiks pagal planą, jos turėtų pradėti patvirtinti kai kurias šiame straipsnyje pateiktas prognozes, o tai leis mums geriau suprasti, kuo artimiausios mūsų planetos kaimynės istorija skyrėsi nuo mūsiškės.
Rodolfo Garcia et al, Investigation of Venus’ thermal history, crustal evolution, and core dynamics with a coupled interior-lithosphere-atmosphere model, arXiv (2026). DOI: 10.48550/arxiv.2603.18070
Journal information:arXiv
Jeigu Veneroje įmanoma gyvybė – tai, ko gero, 50 km aukštyje
Venera – piktoji Žemės sesė: kuo jos panašios, ir kuo skirtingos?
NASA pademonstravo lustus, kurie galėtų veikti Veneros paviršiuje