Венера сегодня выглядит как один из самых негостеприимных миров Солнечной системы. У поверхности планеты температура приближается к 470 °C, атмосферное давление во много раз выше земного, а плотная атмосфера практически полностью скрывает поверхность от наблюдений в обычном видимом свете. На современной Венере нет океанов и рек, а её поверхность кажется совершенно непохожей на земную.
Однако геологическая история планеты могла быть совсем другой.
Новое исследование венерианской поверхности обращает внимание на необычные полигональные структуры — обширные участки, разбитые сетью трещин на многоугольные области. Учёные предлагают рассматривать часть этих структур не как результат охлаждения вулканических пород, а как возможный след древних морских осадков.
Если такая интерпретация подтвердится, она станет ещё одним аргументом в пользу того, что в далёком прошлом Венера могла иметь устойчивые океаны. Более того, совокупность признаков указывает на сложную историю их исчезновения: накопление влажных осадков, постепенное испарение воды, образование солей и изменение поверхности по мере превращения планеты в раскалённый мир, который мы видим сегодня.
При этом важно подчеркнуть: исследование не обнаружило на Венере бывший океан напрямую. Авторы предлагают геологическую интерпретацию, основанную на сходстве венерианских структур с образованиями, хорошо известными на Земле.
Загадочные многоугольники на равнинах Венеры
Большая часть поверхности Венеры покрыта равнинами вулканического происхождения. Среди них есть обширные низменные области, поверхность которых пересекают сети трещин.
Особенно интересны структуры, в которых трещины образуют многоугольники — своеобразную гигантскую мозаику.
Размер отдельных ячеек может составлять примерно 1–2 километра. При этом подобные образования встречаются на значительных площадях.
Полигональный рельеф на Венере известен давно, но его происхождение остаётся предметом исследований. Одно из традиционных объяснений связывает его с охлаждением вулканических пород. Когда горячая порода остывает, она сокращается, в результате чего могут возникать системы трещин.
Такой процесс действительно существует и хорошо известен по земным вулканическим областям.
Но новая работа показывает, что этим механизмом может объясняться не всё разнообразие венерианских полигонов.
Исследователи выделили шесть различных типов полигональной структуры, различающихся геометрией и характером трещин. Такая классификация позволила рассмотреть их не как единый тип поверхности, а как совокупность образований, которые могли иметь разное происхождение.
Почему учёные обратили внимание на морские осадки
На Земле многоугольные системы трещин встречаются не только в вулканических породах.
Сходные структуры возникают в осадочных бассейнах, в том числе на морском дне.
Особенно интересны мелкозернистые глинистые осадки. Если толстый слой влажной глины постепенно накапливается, оказывается погребён под более молодыми отложениями, уплотняется и теряет воду, он может деформироваться и растрескиваться.
При этом формируется сеть многоугольных разломов.
Именно такое сходство заинтересовало исследователей Венеры.
По их мнению, некоторые крупные полигональные области на планете лучше соответствуют сценарию, связанному с влажными морскими осадками, чем простому охлаждению лавы.
Это важное различие. В первом случае для образования структуры требуется существование значительного количества воды в прошлом.
Полигональная поверхность может быть частью более сложной истории
Исследователи не ограничились изучением самих трещин.
Они рассмотрели другие особенности низменностей Венеры, которые также могут быть совместимы с присутствием воды в прошлом.
Одним из примеров являются длинные извилистые каналы, известные как canali.
Некоторые из них действительно связывают с потоками лавы. Для Венеры это вполне естественное объяснение: планета обладает многочисленными вулканическими структурами, а значительная часть её поверхности сформирована вулканическими процессами.
Но другие каналы имеют особенности, которые, по мнению исследователей, могут напоминать русла, сформированные водой.
На Земле подобные каналы могут возникать на морском дне под воздействием потоков воды и перемещения осадков.
Поэтому наличие каналов само по себе не является доказательством древних рек или морей Венеры. Однако в сочетании с другими особенностями они становятся частью более общей геологической картины.
Следы, похожие на береговую линию
Ещё один интересный тип структур — области, которые можно интерпретировать как возможные древние береговые формы.
На радиолокационных картах Венеры исследователи обнаружили особенности, совместимые с древними береговыми линиями и платформами, сформированными воздействием воды.
Однако и здесь существует важное ограничение.
Такие структуры могут возникать разными способами. Вулканические и тектонические процессы способны создавать рельеф, который впоследствии будет выглядеть похожим на береговую линию.
Поэтому отдельная структура не может считаться однозначным свидетельством существования океана.
Научная ценность появляется тогда, когда независимые признаки складываются в одну согласованную картину.
Что произошло с водой
Если Венера действительно обладала древними океанами, возникает следующий вопрос: куда они исчезли?
Современная планета содержит очень мало воды по сравнению с Землёй.
Одна из основных идей связывает потерю воды с постепенным усилением парникового эффекта.
По мере нагревания планеты вода могла переходить в атмосферу в виде водяного пара. При высокой температуре атмосфера могла удерживать большое количество водяного пара, а дальнейшее изменение климата усиливало нагрев.
Такой процесс называют неуправляемым, или runaway greenhouse, парниковым эффектом.
В определённый момент условия могли стать настолько горячими, что стабильное существование жидкой воды на поверхности оказалось невозможным.
Почему испарение океана могло оставить геологический след
Исчезновение воды не означает, что поверхность просто высохла без следа.
Если океан постепенно испаряется, растворённые в воде вещества остаются.
Особенно важную роль могут играть соли.
По мере испарения воды концентрация растворённых веществ увеличивается. В конечном итоге они начинают выпадать в осадок и формировать соляные отложения.
Именно поэтому авторы исследования рассматривают возможность существования на Венере древних соляных равнин.
Такие отложения могли впоследствии подвергнуться деформации и измениться под воздействием геологических процессов.
Земля даёт пример того, как море может исчезнуть
Для интерпретации венерианских структур исследователи обращаются к истории Земли.
Особенно интересен так называемый мессинский кризис солёности, произошедший примерно 5,97–5,33 миллиона лет назад.
В этот период Средиземное море неоднократно оказывалось сильно изолированным от Атлантического океана и частично или почти полностью высыхало.
В результате на дне Средиземноморского бассейна сформировались мощные отложения солей.
При значительном падении уровня моря реки начали глубоко врезаться в окружающий рельеф.
Таким образом, история Средиземного моря показывает, что исчезновение крупного водоёма способно оставить после себя очень сложный набор геологических структур.
Исследователи рассматривают этот земной процесс как один из возможных аналогов того, что могло происходить на древней Венере.
Венерианский вариант мог быть гораздо масштабнее
Однако условия на Венере были значительно экстремальнее.
В предлагаемом сценарии ранняя атмосфера планеты могла содержать большое количество водяного пара.
На определённом этапе могла происходить интенсивная химическая переработка поверхности под воздействием атмосферы и осадков.
Материал с возвышенностей перемещался бы в низменные бассейны.
Глинистые вещества могли накапливаться в насыщенных водой и солями бассейнах.
Затем по мере испарения воды концентрация солей возрастала.
В итоге на месте древних водоёмов могли остаться толстые последовательности осадков, содержащих глинистые материалы и соли.
Со временем эти отложения могли растрескаться и сформировать часть наблюдаемого сегодня полигонального рельефа.
Почему размер полигонов имеет значение
Обычные трещины высыхающей грязи на Земле чаще всего имеют сравнительно небольшой размер.
Но геологам известны и гораздо более крупные полигональные структуры, возникающие в специфических условиях.
Исследователи Венеры обращают внимание именно на масштаб её полигональных областей.
Некоторые из них имеют размеры в километры и покрывают огромные площади.
Это делает простое сравнение с обычной высохшей лужей некорректным.
Предлагаемый механизм связан не с образованием мелких поверхностных трещин, а с деформацией толстых слоёв осадков.
Не все венерианские полигоны имеют одинаковое происхождение
Это принципиально важно.
Исследователи не утверждают, что каждый многоугольник на Венере возник благодаря древнему океану.
Полигональные структуры встречаются на разных типах поверхности и могут иметь различные причины формирования.
Часть из них действительно может быть связана с вулканизмом и охлаждением пород.
Другие могли возникнуть вследствие тектонических процессов.
Некоторые могут быть результатом взаимодействия нескольких механизмов.
Поэтому сама по себе карта полигонов ещё не является картой древнего океана.
Что именно нового даёт исследование
Новизна работы заключается прежде всего в систематическом анализе большого количества полигональных структур.
Исследователи