23.10.2014-08:37:00   |   Dušan Valent
#Kozmos
#Kuriozity
#Pravek

Horúca dvojička

Venuša je dnes asi stotisíckrát suchšia ako Zem. No vždy to tak nebolo. Vznikla z toho istého materiálu ako Zem alebo Mars. Skutočnosť, že na oboch planétach sa nachádza množstvo vody alebo vodného ľadu, ako aj fakt, aká bežná je voda v slnečnej sústave, naznačujú, že Venuša obsahovala množstvo vody už pri svojom zrode. A ďalšiu získala v priebehu miliónov rokov po kolíziách s meteroidmi bohatými na vodu a kométami, ktoré sú prevažne tvorené práve vodným ľadom. Dávnu prítomnosť vody na Venuši potvrdzuje zistený atmosférický pomer deutéria (ťažkého vodíka) voči bežnému vodíku, ktorý je stonásobne vyšší ako na Zemi. Práve takýto obraz by zanechal rozpad molekúl vody spôsobený kozmickým žiarením. Neisté zostáva, či sa na Venuši niekedy ustálili podmienky umožňujúce aby molekuly vody vytvorili oceán. A ak áno, aké množstvo vody sa na planéte nachádzalo a ako dlho vydržalo. Zodpovedať tieto otázky pomáha azda najväčší paradox Venuše: jeden deň tu trvá dlhšie ako celý rok!




-



Roztrhaná voda?

Venuša sa okolo svojej osi otočí raz za 243 pozemských dní, no okolo Slnka obehne iba za 225. Navyše, rotuje opačným smerom ako ostatné planéty. Na vine je zrejme dávna katastrofa. Astronómovia Alex Alemi a David Stevenson v počítačových simuláciách vývoja slnečnej sústavy zistili, že Venuša sa v počiatkoch svojej existencie zrazila s dvoma vznikajúcimi planétami. Po prvej planetárnej kolízii vyvrhnutý materiál vytvoril na obežnej dráhe Venuše mesiac. Zakrátko, približne o desať miliónov rokov neskôr, ďalšia obrovská kolízia otočila rotáciu Venuše a spôsobila, že čerstvo vytvorený mesiac sa postupne zrútil na svoju materskú planétu.


-

Tieto obrovské zrážky boli zrejme dostatočne energické nato, aby „roztrhali“ prítomnú vodu na kyslík a vodík. Kým kyslík sa vzápätí naviazal na železo a skončil v hĺbke nanovo sformovanej planéty, vodík unikol do kozmu. Zem mala viac šťastia. Absolvovala len jednu planetárnu zrážku. Tá bola navyše podľa všetkého menej energická ako to, čím si prešla Venuša.

Že po týchto katastrofách obsahovalo vnútro Venuše veľmi málo vody potvrdzuje nepatrné atmosférické zastúpenie argónu-40, ktoré je asi 400-krát nižšie ako na Zemi. Izotop argón-40 vzniká v hĺbke planét rozpadom rádioaktívneho draslíka a dostáva sa odtiaľ spolu s vodou unikajúcou pri odplyňovaní. „Tento izotop nám poskytuje časovú škálu úniku vody z podzemia, pretože vzniká postupne a iba málo z neho sa na Venuši dostalo na povrch,“ hovorí geofyzik John Davies z Cardiffskej univerzity.



Aspoň malý oceán


-

Dôkazy teda naznačujú, že povrch a vnútro Venuše obsahovali po katastrofách, ktoré sa s najväčšou pravdepodobnosťou odohrali niekedy pred 4,5 miliardami rokov, len málo vody. Na druhej strane, vodu planéte neskôr nepochybne dodali meteroidy a kométy. Hypotézu, že si Venuša napokon skutočne vytvorila oceán, podporujú zistenia sondy Venus Express. Tá vytvorila mapu, ktorá naznačuje chemické zloženie hornín v najstarších oblastiach Venuše. V oblastiach Phoebe a Alpha Regio zistila svetlejšiu farbu hornín ako na zvyšku planéty. Svetlé sfarbenie skál obvykle znamená vysoké zastúpenie ľahkých svetlých minerálov ako je kremík, čo je typické pre horninu zvanú granit a kontinentálnu kôru ako takú. Nuž a hromadenie granitu na povrchu za vzniku kontinentálnej kôry podľa planetológa Nilsa Müllera z Münsterskej univerzity predpokladá prítomnosť pohybu kôrových platní (tektoniky) a oceánu.

Menej prehrievaná

Paradoxne, podstatne menšie množstvo vody ako na Zemi je pre obývateľnosť mladej Venuše dobrou správou. Slnko žiarilo pred 4 miliardami rokov približne o 40% slabšie ako dnes. Zem v tom čase nezamrzla (okrem iného) vďaka oceánom pokrývajúcim 97-98% jej povrchu. Keďže je voda výborným akumulátorom tepla, oceány fungovali ako radiátor Zeme. Naopak, pomerne malé oceány na Venuši zohrievali svoju materskú planétu podstatne menej.

V prospech mierneho podnebia na mladej Venuši hovorí aj extrémna dĺžka tamojších dní. Nedávne výskumy tímu astrofyzikov vedeného Jun Yangom z Chicagskej univerzity totiž ukazujú, že pomalá rotácia umožňuje existenciu miernych teplôt aj na planétach obiehajúcich okolo Slnka na obežnej dráhe Venuše. Je to preto, že výrazné rozdiely v ohrievaní osvetlených regiónov telesa voči neosvetleným posilňujú prúdenie v atmosfére. Vietor tak účinne premiestňuje teplo po celej planéte. Zosilnená cirkulácia navyše posilňuje tvorbu oblakov na mieste, na ktoré dopadá žiarenie hviezdy najpriamejšie. Tieto oblaky potom vytvoria akýsi štít pred slnečnými lúčmi, ktoré odrážajú.


-


Možná podoba Venuše približne pred 4,5 miliardami rokov.




Obývateľná dlhšie ako Mars?

Voda nahráva udržaniu mierneho podnebia aj bez pomalej rotácie. Funguje totiž ako planetárny termostat. Ak je príliš chladno, v atmosfére sa hromadí oxid uhličitý a planétu otepľuje. Ak je príliš teplo, zvyšuje sa jeho rozpúšťanie a naväzovanie na minerály silikáty pri ich zvetrávaní, čo zastúpenie oxidu uhličitého znižuje. Astrobiológ a planetológ David Grinspoonpreto preto hovorí, že ak do modelu skleníkového efektu na mladej Venuši pridáme vodu, dostaneme atmosféru s množstvom oblakov, ktoré dokážu chladiť klímu na planetárnej škále. „Výsledky našich výskumov sú zatiaľ len predbežné, ale naznačujú, voda na povrchu Venuše pretrvala oveľa dlhšie, ako sa doposiaľ zdalo,“ hovorí Grinspoon. Naráža na často citovaný údaj, podľa ktorého oceány na Venuši existovali menej ako 600 miliónov rokov. Slučky spätnej väzby s vodou a oblačnosťou by podľa neho však dokázali udržať mierne podnebie na Venuši dlhšie, potenciálne až dve miliardy rokov. Ak si k ich účinku prirátame pred niekoľkými mesiacmi zistený vplyv pomalej rotácie, zisťujeme, že mierne podnebie mohlo na Venuši existovať ešte dlhšie.

Ak by dnes Zem obiehala v rovnakej vzdialenosti od Slnka ako Venuša, jej priemerná povrchová teplota by dosahovala približne 55°C, čo by znamenalo mierne teploty v polárnych oblastiach, tropické horúčavy v stredných zemepisných šírkach a vrelé dni na rovníku. No ako teplo bolo na Venuši v dávnej minulosti? Ak by pred 4 miliardami rokov obiehala na mieste Venuše dnešná Zem, výpočty odvodené od vtedajšej teploty Slnka, jeho veľkosti, vzdialenosti, zloženia Zemskej atmosféry a množstva odrazeného svetla udávajú priemernú povrchovú teplotu okolo 15°C, čo zodpovedá dnešnej Zemi. Ibaže mladá Venuša bola iná ako dnešná Zem.

Aj mladá Zem bola iná ako dnešná Zem. V súčasnej podobe by pri svietivosti Slnka ako pred 4 miliardami rokov dosahovala povrchové teploty iba -18°C. Vďaka celoplanetárnemu oceánu, treniu pri ohromných slapových pohyboch (Mesiac obiehal oveľa tesnejšie k Zemi, príliv preto dosahoval až 300 m), hustej atmosfére bohatej na oxid uhličitý a ďalším faktorom však vtedy hostila mierne podnebie. Aké teplé, to presne nevieme. Priemerné povrchové teploty sa mohli pohybovať v rozmedzí -5°C až 20°C, pričom reálnejšie sa zdajú skôr nižšie hodnoty tohto rozptylu. Čo to znamená pre Venušu? Vieme, že jej chýbali viaceré faktory prispievajúce k ohrievaniu Zeme a naopak, uplatňovali sa na jej povrchu faktory ochladzujúce podnebie, ktoré Zem nemala. Zároveň vieme vypočítať, že bez atmosféry by sa jej priemerná povrchová teplota pohybovala okolo 13°C.


-


Približne takto mohla vyzerať Venuša pred štyrmi miliardami rokov: malé oceány, silné vetry a vo vyšších zemepisných šírkach teploty porovnateľné s pozemskými trópmi.




Teraz prichádza rad na dohady. Z tých konzervatívnych, ktoré zdôrazňujú otepľujúci vplyv atmosféry bohatej na oxid uhličitý a predpokladajú iba mierny vplyv chladiacich mechanizmov, vyplýva priemerná povrchová teplota Venuše pred 4 miliardami rokov v hodnotách okolo 30-40°C. Pred 2 miliardami rokov by pri predpokladanom zložení atmosféry stúpla na okolo 55-65°C (bez plynného obalu 35°C). To sú už hodnoty, pri ktorých sa kvôli masívnemu odparovaniu vody spúšťa nekontrolovateľný skleníkový efekt. Podľa konzervatívnych predpokladov tak Venuša prišla o svoje oceány iba pred 3 až 2 miliardami rokov.

Katastrofické záplavy lávy

Voda pôsobí ako mazadlo pre platňovú tektoniku. Ak odstránite minerály obsahujúce vodu z vnútra planéty, pohyby platní kôry sa zastavia. Tým sa obmedzí možnosť planéty strácať teplo a práve to zrejme „vyplo“ magnetické pole Venuše. Vodu, ktorá v podobe vodnej pary tvorila časť atmosféry, po strate tohto ochranného štítu radiácia z kozmu rozbila na vodík a kyslík. Ľahký vodík unikal do kozmu, kým väčšina kyslíka sa zrejme stala súčasťou hornín.

Podľa Davida Grinspoona však mohli tektonické pohyby na Venuši prebiehať aj bez vody - pravda, epizodicky, po dlhých obdobiach pokoja: „Ak nedochádza k tektonickej aktivite nejaký čas, vo vnútri planéty sa hromadí teplo. Napokon nastane rapídny prevrat.“ Odohralo sa dramatické obdobie extrémnej sopečnej činnosti. Dodnes vidíme lávové prúdy, ktorými pokrylo v približne rovnakom čase štyri pätiny planéty. Povrch Venuše preto vyzerá, že je rovnako starý. Lepšie povedané, kvôli malému množstvu kráterov, rovnako mladý. Jeho vek sa odhaduje na 300-700 miliónov rokov.

Ak na Venuši vznikol život, a nie je dôvod predpokladať, že by nemohol, stopy po ňom by sme mohli nájsť vo vysočinách planéty, ktoré láva nezaplavila. Ak skutočne vznikol, väčšina z neho zrejme vymrela v časoch začiatku nekontrolovateľného skleníkového efektu. Zvyšok by ale v podobe na Slnku a kyslíku nezávislých, tzv. chemotrofných baktérií mohol prežívať v podzemí. Iné organizmy možno prežívajú v oblakoch, ktoré dodnes obsahujú vodu, obklopujú celú planétu a vyznačujú sa miernymi teplotami a dokonca väčšou stabilitou ako pozemské oblaky.

-

Príspevok je úryvkom z článku Skaza planét: Stratené oceány Marsu a Venuše, ktorý nájdete v aktuálnom čísle magazínu GoldMAN.

Obrázky: NASA, ESO
Páčia sa Vám naše články? Podporte nás

Zdieľajte článok







Pridať e-mail