Tidal goldilocking

— А что это? — спросила Аша.

— Очередной мир, который нам придётся исследовать, — сказал Тордор. — Планета с плотной атмосферой, известная как Аэри.

— Аэри? — сказал Адитья. — Странное имя для планеты.

— Ты поймёшь, почему это имя выбрано удачно, — ответил Тордор. — Разумеется, так называет эту планету Федерация; мой родной мир Федерация называет Дор, что значит “мир просторных равнин, где обитают дорианцы”, а Землю — Дурдом, что значит “дом людей, доставляющих беспокойство окружающим”.

Джеймс Ганн, Трансформация

Венера, пребывающая ныне в состоянии бесконтрольного парникового эффекта, вызывает у алармистов от климатологии не меньший интерес, чем внушала она в свое время майя, а до них — вавилонянам.

Так, у Макса Поппа с сотр. рассматривается сценарий срыва в необратимый парниковый эффект, вызванного положительной обратной связью в атмосфере богатой водой планеты земного типа под влиянием роста концентрации углекислого газа и солнечной активности. В “теплом режиме” климатического сдвига зафиксирован гистерезис, препятствующий быстрому возврату климата в прежнее состояние даже после падения концентрации углекислоты и/или температуры на планете.

Хотя статья начинается жизнерадостным заявлением о том, что все такие планеты рано или поздно станут необитаемы, авторы в дальнейшем немного сдерживают себя и оговаривают, что на современной Земле потеря воды ввиду фотодиссоциации ее в атмосфере происходит чрезвычайно медленно; любой реалистический сценарий техногенного будущего человечества предусматривает его развитие опережающими эволюцию Солнечной системы темпами, и, следовательно, к моменту, когда возникнет потребность обеспокоиться, например, блокировкой C4-фотосинтеза, человечество либо покинет Землю, либо обзаведется астроинженерными технологиями, предотвращающими солнечный удар.

Однако на Венере воды практически нет, ее сверхплотная атмосфера состоит главным образом из сверхкритического углекислого газа с примесью серной кислоты. Учитывая известный парадокс слабого молодого Солнца и то обстоятельство, что орбита Венеры из всех планет системы наиболее близка к круговой, не вполне понятно, как могла она уже в древности накопить столь плотную атмосферу и затем “благодаря” этому разогреться до температур, превышающих точку плавления свинца. Наиболее интересное из предложенных объяснений приписывает периодические венерианские катаклизмы, вызывающие разогрев планеты и переплавку ее поверхности, сочетанию гравитационных эффектов и аннигиляции темной материи. Впрочем, большинство астрофизиков менее смелы в своих гипотезах даже после находки в атмосфере Венеры следов фосфина, совершенно необъяснимых с абиологической точки зрения; а ведь она, казалось бы, должна была раскрепостить их фантазию.

Некоторый прогресс в этом отношении демонстрирует работа Стивена Кейна с сотр., где виновником атмосферной эволюции Венеры — и одновременно потенциальным “осеменителем” ее жизнью— объявляется Юпитер. Динамические симуляции “небесного оррерия” при разных параметрах орбиты Юпитера показали, что уже незначительное (на 0.02 а.е.!) отклонение Юпитера от его нынешнего положения приводит к неожиданно сильному растяжению орбиты Венеры, эксцентриситет которой возрастает с нынешних мизерных 0.006 до 0.10. Наиболее заметное отклонение венерианской орбиты от круговой случается при размещении Юпитера в 4.31 а.е. от Солнца вместо нынешних 5.20 а.е., когда эксцентриситет зашкаливает за 0.3.

Однако такое размещение Юпитера порождает расходящиеся по всей системе орбитальные неустойчивости, поэтому на практике авторы работы не ограничиваются приближением Юпитера к Солнцу на это расстояние, а продолжают смещать его во времени в прошлое, во внутренние области системы (длительность симуляции в каждом случае составляла 10 млн лет с шагом 1 день). Например, при расположении Юпитера в 4.05 а.е. от Солнца эксцентриситет орбиты Венеры испытывает хаотические флуктуации и может достигать 0.24, но сами орбиты планет системы сохраняют стабильность. Такой сценарий уже мог бы реализоваться на ранних этапах существования Солнечной системы при миграции планет-гигантов на их нынешние позиции.

Обнаружено, что при варьировании венерианского орбитального эксцентриситета на ранних этапах эволюции системы планета с большей вероятностью попадает в “зону Златовласки”, где возможно существование воды в жидком состоянии и зарождение жизни в привычном нам понимании, но и скорость потери воды возрастает: почти на 5% для темпов испарения и фотодиссоциации объема, равного совокупному объему всех океанов Земли. Для сравнения, атмосфера современной Земли вмещает 0.001% воды от ее океанского объема.

Более того, поскольку молодое Солнце отличалось повышенной активностью в жестком ультрафиолете, на самом деле темпы фотодиссоциации могли быть даже выше консервативных оценок. Не стоит забывать и о том, что сверхплотная атмосфера Венеры стремительно вращается в направлении, противоположном вращению планеты, и тормозит ее, в то время как древняя Венера наверняка была быстрым волчком.

Кстати, считается, что для запуска супервращения венерианская атмосфера должна была получить ощутимый дополнительный угловой момент вращения, а наиболее вероятным его источником в этом случае выступают приливные эффекты, вызванные сочетанием гравитационного воздействия Солнца и нагрева солнечной радиацией. Очевидно, что при варьировании эксцентриситета орбиты шанс на их возникновение также повышается; в то же время супервращение сглаживает температурный контраст между дневной и ночной сторонами планеты (на Венере он составляет от силы пару градусов).

Остается заметить, что, по мнению специалистов Роскосмоса, получить достоверную информацию о возможном наличии жизни в атмосфере Венеры возможно лишь “при контактных исследованиях поверхности и атмосферы планеты”, и в НПО им. Лавочкина не исключают организацию срочной миссии ко второй планете Солнечной системы — “дополнительной атмосферной целевой экспедиции для исследования источника фосфинов”.

Почему дополнительной, можете удивиться вы? Потому что, в частности, на июнь 2034 года Роскосмосом намечена экспедиция, которая доставит на Землю образцы атмосферы и даже грунта Венеры, хотя не вполне ясно, как предполагается реализовать амбициозную задачу подъема с поверхности планеты после посадки туда.

Напомню, что спускаемые зонды “Венера-13” и “Венера-14”, отправленные к Венере в рамках советской космической программы, проработали на поверхности суммарно три часа, после чего были расплавлены и раздавлены воздействием окружающей среды.

Хотя, быть может, план экспедиции разрабатывается, исходя из старомодных представлений о Венере?

LoadedDice