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 расширили площадь картирования и выделили несколько типов полигонального рельефа.
Полученная классификация показывает, что эти структуры гораздо разнообразнее, чем можно было предположить при простом рассмотрении отдельных изображений.
Особенно важны крупные полигональные области, которые по своим особенностям могут быть связаны с осадочными процессами.
Если такая интерпретация верна, она означает, что низменности Венеры могли сохранять геологическую запись существования древней воды.
Поверхность Венеры могла быть намного более влажной
Сегодня Венера почти полностью лишена поверхностной воды.
Но её геологическая история могла включать длительный период, когда условия были гораздо более благоприятными.
Речь не обязательно идёт о коротком эпизоде, когда на поверхности ненадолго появилась жидкая вода.
Исследователи рассматривают возможность существования стабильных и долговечных океанов.
Это принципиально меняет вопрос о прошлом Венеры.
Если океаны существовали достаточно долго, они могли участвовать в формировании климата и поверхности планеты, а также создавать условия, которые сегодня считаются важными при обсуждении потенциальной обитаемости.
Но «океан был» пока нельзя считать установленным фактом
Это главное предостережение.
Авторы исследования сами подчёркивают, что обнаруженные структуры не являются уникальными признаками морского происхождения.
Практически каждый из рассмотренных типов рельефа может иметь альтернативное объяснение.
Каналы могут быть связаны с лавой.
Трещины могут возникать при охлаждении вулканических пород.
Складчатые гряды могут быть результатом тектонических процессов.
Даже предполагаемые береговые формы требуют дополнительной проверки.
Поэтому правильнее говорить не о доказанном существовании древних океанов, а об усилении геологической гипотезы.
Почему альтернативные объяснения пока сохраняются
Венера — сложная планета для геологических исследований.
Большая часть информации о поверхности получена с помощью радиолокации, поскольку плотные облака практически не позволяют вести обычные оптические наблюдения поверхности из космоса.
Кроме того, значительная часть современной глобальной карты Венеры основана на данных, полученных несколько десятилетий назад.
Это ограничивает возможность различать близкие по форме геологические процессы.
Чтобы уверенно определить происхождение отдельных структур, нужны более качественные изображения, данные о составе поверхности и более точные измерения её высот и гравитационного поля.
Новые миссии смогут проверить гипотезу
Именно поэтому будущие миссии к Венере имеют огромное значение.
NASA и Европейское космическое агентство планируют новые исследования планеты, которые должны существенно улучшить данные о её поверхности.
Особое значение будут иметь радиолокационные наблюдения.
Они позволят сравнить новые данные со старыми картами и более детально изучить геологические структуры.
Если удастся определить состав некоторых равнин и обнаружить признаки осадочных пород или солевых отложений, это станет важным аргументом в пользу водной истории.
Что могла бы показать новая карта Венеры
Современная карта поверхности может выглядеть как набор отдельных геологических загадок.
Новые наблюдения должны позволить объединить их.
Полигональные равнины можно будет сопоставить с каналами, грядами, вулканическими структурами, возвышенностями и возможными береговыми формами.
Тогда исследователи смогут проверить, действительно ли эти объекты связаны между собой.
Если окажется, что предполагаемые водные структуры концентрируются в определённых низменных бассейнах, это станет значительно более сильным аргументом, чем отдельные похожие на берег линии.
Возможный сценарий превращения Венеры в сухую планету
Предлагаемая последовательность событий выглядит следующим образом.
На ранней Венере могли существовать большие количества воды и более умеренные условия.
Затем по мере изменения климата и усиления нагрева количество водяного пара в атмосфере возрастало.
На поверхности происходили интенсивные процессы выветривания и эрозии, а материал переносился в низменные бассейны.
Там могли накапливаться толстые слои влажных глинистых осадков.
По мере испарения океанов вода уходила, а соли концентрировались и выпадали в осадок.
Высыхающие и уплотняющиеся осадочные слои растрескивались.
Впоследствии вулканическая и тектоническая активность продолжала изменять поверхность, частично стирая древнюю геологическую запись.
В результате современная Венера сохранила лишь отдельные фрагменты своей водной истории.
Это именно модель, а не установленная последовательность событий.
Почему Венера важна для понимания Земли
История Венеры представляет интерес не только как рассказ о соседней планете.
Она помогает изучать возможные судьбы каменистых миров.
Земля обладает огромным количеством воды, но её климат зависит от сложного взаимодействия атмосферы, океанов, поверхности и внутренних геологических процессов.
Венера показывает, насколько далеко может зайти изменение климатической системы планеты.
Если океаны действительно существовали, а затем исчезли в результате усиления парникового эффекта, Венера становится естественным примером того, как водный мир может превратиться в сухую и чрезвычайно горячую планету.
Урок для поиска обитаемых экзопланет
Сейчас астрономы обнаруживают всё больше каменистых планет возле других звёзд.
Некоторые находятся на таком расстоянии от своих светил, где теоретически может существовать жидкая вода.
Но расстояние от звезды — лишь один из факторов.
Для реальной обитаемости важны атмосфера, климат, наличие воды и способность планеты сохранять её на протяжении длительного времени.
Венера показывает, что планета может иметь подходящий размер и находиться относительно близко к области, где возможна вода, но при этом прийти к совершенно непригодным для жизни условиям.
Поэтому история исчезновения воды на Венере может помочь определить, какие процессы способны лишать каменистые планеты их океанов.
Венера может рассказать и о далёком будущем Земли
Существует ещё одна причина интересоваться судьбой венерианской воды.
Солнце постепенно изменяется.
Через миллиарды лет оно станет значительно ярче, а затем перейдёт на поздние стадии своей эволюции.
Это очень далёкое будущее, и речь не идёт о непосредственной угрозе для современного человечества.
Но с точки зрения планетной науки судьба Венеры представляет естественный пример того, как изменение условий у звезды может повлиять на климат каменистой планеты.
Поэтому изучение исчезнувших океанов Венеры позволяет рассматривать не только её прошлое, но и общие принципы долгосрочной климатической эволюции планет.
Древний океан мог оставить после себя не один признак
Если гипотеза верна, учёным предстоит искать не единичный «след океана», а целую систему взаимосвязанных признаков.
К ним могут относиться:
— полигональные структуры, сформированные в осадочных породах;
— каналы, совместимые с водным или подводным происхождением;
— особенности рельефа, напоминающие береговые линии;
— отложения, которые могли возникнуть при испарении солёной воды;
— взаимное расположение низменностей и возвышенностей;
— химические особенности поверхности, указывающие на взаимодействие с водой.
Чем больше независимых признаков будет обнаружено в одной геологической системе, тем убедительнее станет соответствующая интерпретация.
Что пока остаётся неизвестным
Даже если древние океаны Венеры существовали, учёные пока не знают их точные размеры.
Неизвестна и продолжительность их существования.
Остаётся открытым вопрос о том, когда именно планета перешла от относительно влажного состояния к современному раскалённому климату.
Неясно также, насколько быстро происходила потеря воды и какую роль в этом играли вулканизм, атмосфера и внутренние процессы.
Наконец, невозможно пока определить, действительно ли условия на древней Венере были пригодны для возникновения или поддержания жизни.
Поэтому утверждения о возможной обитаемости следует отделять от установленного факта существования воды.
Почему это исследование интересно даже без окончательного доказательства океана
Научная ценность работы заключается не только в конечном выводе.
Исследователи предлагают проверяемую гипотезу.
Если полигональные равнины действительно имеют осадочное происхождение, будущие наблюдения должны обнаружить соответствующие признаки.
Если же окажется, что они сформированы исключительно вулканическими или тектоническими процессами, гипотеза древнего моря получит серьёзный удар.
Именно возможность проверить разные объяснения делает исследование важным.
Венера постепенно перестаёт быть «мёртвым» миром
Современные исследования всё сильнее меняют представление о Венере.
Раньше планету часто воспринимали прежде всего как горячий и геологически неподвижный мир.
Теперь появляется всё больше свидетельств сложной истории её поверхности и внутреннего строения.
На Венере обнаружены многочисленные вулканические структуры, признаки сравнительно молодой поверхности и разнообразные тектонические образования.
Новое исследование добавляет к этой картине ещё одну возможность: часть низменных равнин может сохранять следы давно исчезнувших морей.
Самая важная загадка находится под облаками
Венера по-прежнему остаётся одной из наименее изученных планет земной группы.
Мы знаем её основные физические характеристики, но гораздо хуже понимаем, как именно она пришла к современному состоянию.
Её поверхность скрыта облаками, а многие процессы невозможно наблюдать непосредственно.
Поэтому каждый необычный элемент рельефа становится частью своеобразной геологической головоломки.
Полигональные равнины особенно интересны потому, что они могут хранить информацию не только о вулканизме и тектонике, но и об исчезнувшей воде.
Пока эта версия остаётся гипотезой. Однако если будущие миссии подтвердят, что значительная часть таких структур действительно сформировалась в морской среде, Венера предстанет перед нами совсем в другом виде.
Вместо изначально сухой и раскалённой планеты это мог быть мир с большими водоёмами, который постепенно потерял воду и пережил глубокую климатическую трансформацию.
Именно поэтому трещины на венерианских равнинах могут оказаться гораздо важнее, чем кажется на первый взгляд: они способны сохранить один из немногих доступных нам следов давно исчезнувшего океана.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
