Почему парниковый эффект изменил Венеру

Автор

1. Ричард Эрнст Научный сотрудник, Науки о Земле, Карлтонский университет (также профессор Томского государственного университета, Россия), Карлтонский университет

Заявление о раскрытии информации

Ричард Эрнст получает соответствующее финансирование из гранта правительства Канады (программа NSERC Discovery) и гранта правительства России (программа Мега-Грант).

Партнеры

Карлтонский университет предоставляет финансирование в качестве члена The Conversation CA-FR.

Карлтонский университет предоставляет финансирование в качестве члена The Conversation CA.

Мы можем многое узнать об изменении климата на Венере, нашей родственной планете. Венера в настоящее время имеет температуру поверхности 450 ℃ (температура цикла самоочистки духовки) и атмосферу, в которой преобладает углекислый газ (96 процентов) с плотностью в 90 раз больше, чем на Земле.

Венера — очень странное место, совершенно необитаемое, за исключением, возможно, облаков примерно в 60 километрах вверх, где недавнее открытие фосфина может свидетельствовать о плавающей микробной жизни. Но поверхность совершенно негостеприимна.

Однако когда-то на Венере, вероятно, был земной климат. Согласно недавнему моделированию климата, на протяжении большей части своей истории температура поверхности Венеры была примерно такой же, как у современной Земли. Вероятно, на ней также были океаны, дождь, возможно, снег, возможно, континенты и тектоника плит, и, что еще более спекулятивно, возможно, даже поверхностная жизнь.

Менее миллиарда лет назад климат резко изменился из-за безудержного парникового эффекта. Можно предположить, что в период интенсивного вулканизма в атмосферу было выброшено достаточно углекислого газа, чтобы вызвать это великое изменение климата, вызвавшее испарение океанов и положившее конец круговороту воды.

Доказательства изменения

Эта гипотеза специалистов по моделированию климата вдохновила Сару Хавджа, ученицу магистратуры в моей группе (под руководством геолога Клэр Самсон), на поиск доказательств в венерианских породах предполагаемого события изменения климата.

С начала 1990-х моя исследовательская группа из Карлтонского университета, а совсем недавно моя сибирская группа из Томского государственного университета, занималась картографированием и интерпретацией геологической и тектонической истории замечательной планеты-сестры Земли.

Советские миссии «Венера» и «Вега» в 1970-х и 1980-х годах приземлились на Венере, сделали снимки и оценили состав горных пород до того, как посадочные модули вышли из строя из-за высокой температуры и давления. Тем не менее, наиболее полное представление о поверхности Венеры было получено космическим кораблем НАСА «Магеллан» в начале 1990-х годов, который использовал радар, чтобы видеть сквозь плотный слой облаков и получать подробные изображения более 98 процентов поверхности Венеры.

Визуализация поверхности Венеры, сделанная радаром на борту космического корабля «Магеллан».

Древние скалы

Наш поиск геологических свидетельств великого события изменения климата привел нас к тому, что мы сосредоточились на древнейшем типе горных пород на Венере, называемых тессерами, которые имеют сложный внешний вид, наводящий на мысль о долгой и сложной геологической истории. Мы думали, что у этих самых древних пород больше всего шансов сохранить следы водной эрозии, которая является таким важным процессом на Земле и должна была произойти на Венере до великого события изменения климата.

Учитывая плохое разрешение высотных данных, мы использовали косвенный метод, чтобы попытаться распознать долины древних рек.Мы продемонстрировали, что более молодые потоки лавы с окружающих вулканических равнин заполнили долины на краях тессеры.

К нашему удивлению, эти узоры долин мозаики были очень похожи на схемы речного стока на Земле, что привело к нашему предположению, что эти долины мозаики образовались в результате речной эрозии во время с земными климатическими условиями. Мои исследовательские группы Венеры в Карлтонском и Томском государственных университетах изучают потоки лавы после тессеры на наличие каких-либо геологических свидетельств перехода к чрезвычайно горячим условиям.

Часть Alpha Regio, топографической возвышенности на поверхности Венеры, была первой особенностью Венеры, которая была идентифицирована с помощью наземного радара. последнее извержение Йеллоустона, произошедшее 630 000 лет назад.

Но такой вулканизм невелик по сравнению с крупными изверженными провинциями (LIP), возникающими примерно каждые 20-30 миллионов лет. Эти извержения могут высвободить достаточно углекислого газа, чтобы вызвать катастрофические изменения климата на Земле, включая массовые вымирания. Чтобы дать вам представление о масштабе, учтите, что самые маленькие LIP производят достаточно магмы, чтобы покрыть всю Канаду на глубине около 10 метров. Крупнейший из известных LIP произвел достаточно магмы, чтобы покрыть территорию размером с Канаду на глубину почти восемь километров.

Аналоги LIP на Венере включают в себя отдельные вулканы до 500 километров в поперечнике, обширные лавовые каналы, достигающие длины до 7000 километров, а также связанные с ними рифтовые системы — где земная кора разрывается — длиной до 10 000 километров.

Если вулканизм в стиле LIP был причиной великого изменения климата на Венере, то могло ли подобное изменение климата произойти на Земле? Мы можем представить сценарий через много миллионов лет в будущем, когда несколько случайных одновременных LIP могут привести к таким безудержным изменениям климата на Земле, которые приведут к условиям, подобным современной Венере.