Наша Солнечная система когда-то давно могла иметь не один, а целых три обитаемых мира! И, конечно же, мы говорим сейчас о Венере, Земле и Марсе. Которые не только находились в обитаемой зоне Солнца, но, вероятно, имели жидкую воду на своей поверхности. И, следовательно, удовлетворяли требования к самым базовым критериям обитаемости.
Сегодня из трех миров остался только один, все еще пригодный для поддержания жизни. Это наша Земля. Давайте сегодня поразмышляем на такую тему: когда именно Венера и Марс перестали быть пригодными для жизни? Если, конечно, они вообще были к ней пригодны. Итак, поехали.
От чего зависит пригодность для жизни?
Обитаемость внутренней части Солнечной системы зависит от двух факторов: поведения Солнца, и размера и состава планет. С момента образования Солнечной системы, то есть около 4,6 миллиарда лет назад, светимость Солнца увеличилась на 30%. Это привело к тому, что внутренняя граница обитаемой зоны постепенно смещалась наружу. Это оставило Венеру вне обитаемой зоны. И поместило Землю около ее внутреннего края. Однако Солнце вовсе не собирается останавливаться на достигнутом. И будет продолжать увеличивать яркость. Примерно через миллиард лет Земля окажется за пределами обитаемой зоны. И ее океаны навсегда испарятся.
Интересно, что хотя молодое Солнце было менее ярким, мы знаем, что Марс мог вполне быть пригоден для жизни как минимум несколько сотен миллионов лет. Этот факт ученые называют «парадоксом молодого Солнца».
Если Венера перестала быть пригодной для жизни в основном из-за поведения Солнца, с Марсом все не так. Он больше не является таковым из-за своих особенностей как планеты. Марс всегда был самой маленькой из трех потенциально обитаемых планет Солнечной системы. Так произошло, вероятно, из-за гравитационного воздействия Юпитера. Скорее всего именно это обстоятельство не позволило Красной планете набрать массу, подобную земной.
При меньших размерах Марс обладал меньшим запасом внутренней энергии. И, следовательно, его внутренняя активность всегда были меньше, чем у Земли или Венеры. Это привело к тому, что марсианские вулканы не смогли выбросить в атмосферу достаточное количество летучих веществ, чтобы компенсировать ее потерю, вызванную меньшей гравитацией. Меньший размер был также причиной того, что Марс не сохранил внутреннюю динамо-машину, которая создавала мощную магнитосферу для защиты атмосферы планеты и ее поверхности от воздействия солнечного ветра.
Хотя юное Солнце было слабее, чем нынешнее, излучение частиц солнечного ветра и активность в рентгеновских лучах и ультрафиолете были у него больше, чем сегодня. И именно это обстоятельство ускорило процесс потери Марсом его атмосферы.
Где атмосфера Марса?
Еще несколько лет назад ученые вели жаркие споры о том, улетучилась ли большая часть марсианской атмосферы в космос? Или наоборот, она сохранилась на поверхности планеты в виде отложений карбонатов, водяного и сухого льда? Теперь же, в основном благодаря работе миссии НАСА MAVEN, исследователи абсолютно уверены, что Марс потерял большую часть своей атмосферы из-за воздействия солнечного ветра.
Сегодняшняя атмосфера у Марса чрезвычайно тонкая. У поверхности значение ее давления составляет всего 6 миллибар. Это примерно в 160 раз меньше, чем давление у поверхности Земли. И состоит она практически полностью из углекислого газа.
Если все ледяные отложения из углекислоты, обнаруженные на марсианских полюсах, выбросить в атмосферу в виде газа, можно было бы увеличить давление лишь до 50 миллибар. И это очень плохая новость для будущих планетарных инженеров, которые захотят терраформировать планету.
Зато воды полно!
Однако есть и хорошие новости. Красная планета сохранила большую часть своих водяных запасов. Примерно три миллиарда лет назад на Марсе было довольно много воды. Глубина глобального океана планеты могла составлять от 500 до 1000 метров! И ученые считают, что в самом плохом случае Марс потерял немного воды – около 50 метров из этой толщи.
Это очень хорошая новость для нынешней пригодности Марса для жизни. Поскольку, хотя его поверхность однозначно стерильна, под ней довольно много водяного льда. При контакте с возможными внутренними источниками тепла этот лед вполне может образовывать подземные озера из жидкой воды. Особенно с помощью обильных в марсианском грунте солей перхлората, которые понижают температуру таяния льда.
Роботизированные миссии показали, что на поверхности Марса более или менее постоянно находилась жидкая вода в течение Нойского периода (с 4,1 миллиарда лет назад до 3,7 миллиарда лет назад). Очевидно, что марсианский климат был в те времена более теплым и влажным, чем сегодня. Но для этого требуется атмосфера. Которая по крайней мере в десять раз должна была быть плотнее, чем сейчас.
Но когда именно Марс перестал быть пригодным для жизни? Ученые считают, что это произошло примерно 3,7 миллиарда лет назад, в конце Нойского периода. С тех пор у Красной планеты всегда была очень тонкая атмосфера. Очевидно, что с тех самых пор жизнь на поверхности Марса стала невозможна. Поэтому, несмотря на то, что на поверхности Красной планеты несколько сотен миллионов лет могла течь жидкая вода, большую часть своей истории он был непригоден для существования живых организмов.
Адская сестра Земли
Что касается Венеры, то тут все немного сложнее. В настоящее время эта планета является просто адским местом. Давление у ее поверхности составляет 92 атмосферы. А температура около 480 ºC днем и ночью. Однако ученые считают, что эта плотная атмосфера, состоящая на 96,5% из углекислого газа, является сравнительно недавним приобретением планеты. И это просто следствие безудержного парникового эффекта, радикально изменившего условия на Венере. Астрономы уверены, что в прошлом на Венере было гораздо больше воды, чем сейчас. И она могла свободно течь по ее поверхности. Поэтому логично предположить, что в какой-то момент ее истории она была пригодна для жизни. Возможно, это было так, только когда она находилась в обитаемой зоне. Или, возможно, была способна удерживать жидкую воду на своей поверхности даже до относительно недавнего времени.
Если это так, то соседняя с нами планета имеет геологические пласты возрастом в миллиарды лет, в течение которых Венера была пригодной для жизни. И, возможно, она тогда даже имела океаны. Это настоящее геологическое сокровище, защищенное от нашего любопытства адскими условиями.
Но на самом деле, возможно, Венера была обитаемой гораздо дольше. И имела более благоприятные условия для жизни, чем Марс.
Однако традиционные модели показывают, что внезапный парниковый эффект случился на Венере почти вскоре после образования планеты.
Как бы то ни было, похоже, что на Венере никогда не происходила тектоника плит, как на Земле. И поэтому было высказано предположение, что ее поверхность периодически подвергалась катастрофическим вулканическим извержениям. И последнее из подобных событий могло произойти около 700 миллионов лет назад. Ученые не знают, ознаменовало ли это событие конец пригодной для жизни Венеры. Или, наоборот, оно было еще одним в долгой истории вулканических эпизодов, которые пережила эта планета. Именно по этой причине миссия на Венеру крайне необходима. Она позволит нам найти ключи к знаниям о том, как изменился ее климат за миллиарды лет.
Три обитаемых мира
Если бы мы могли использовать машину времени, чтобы взглянуть на Солнечную систему три миллиарда лет назад, мы, вероятно, нашли бы три потенциально обитаемые планеты. Конечно же не считая миров с океанами из жидкой воды, расположенных за пределами обитаемой зоны. Таких например как Европа. Несомненно, для гипотетической инопланетной цивилизацией, наблюдавшей в то время Солнечную систему, это стало бы настоящим сюрпризом.
На Земле в те далекие времена уже существовала одноклеточная жизнь, которая появилась, как только позволили условия. Вот почему ученые подозревают, что это могло произойти также на Марсе и Венере. Чтобы узнать это достоверно, нам придется тщательно исследовать эти два соседних мира.
А пока что, раз у нас есть время, мы можем представить, что произошло бы, если бы Венера и Марс оставались обитаемыми до настоящего времени…