Венера има климат, който се е променял с течение на времето поради взаимодействието между тектоничната активност във вътрешността ѝ и атмосферните промени. Тя е по-близо до Слънцето, отколкото Земята, което води до много по-високи температури.
Земята и Венера са били почти с еднакъв размер и състав , но еволюционните им пътища са се разминали, което е довело до две напълно различни планети. Преживяла ли е Венера климатични промени ? Този въпрос ни подтиква да се замислим и за климатичните промени на Земята.
Венера, адът на планетата
Температурата на повърхността на Венера е около 460°C, в сравнение със средната стойност на Земята от 15-17°C . Тази температура е толкова висока, че кара скалите да светят с просто око. Планетата е доминирана от смъртоносен парников ефект, поддържан от атмосфера, чийто основен компонент е въглероден диоксид. На планетата също няма течна вода; тя очевидно би се изпарила, тъй като точката на кипене на водата е 100°C.
В допълнение към гореизложеното, условията на планетата създават атмосферно налягане почти двойно по-високо от това на Земята. Облаците ѝ, вместо да са съставени от водна пара, са съставени от сярна киселина.
Доскоро малко се знаеше за еволюцията на Венера, защото облаците от сярна киселина замъгляваха земни процеси като вулканизъм и тектоника. Въпреки това, през последните 56 години, благодарение на 22 космически сонди , които са фотографирали, изследвали, анализирали и кацнали на Венера, научихме много повече за нея. Тези сонди са били от решаващо значение за разбирането на климатичните промени на Венера.
Снимките от сондата разкриват, че Венера е планета, преживяла огромни вулканични изригвания и че тези изригвания почти сигурно са все още активни. Тези открития ни карат да се замислим колко уникален е климатът на Земята, тъй като можем да се запитаме защо, ако много сходни сили са действали при формирането на двете планети, Земята е преживяла напълно различни ефекти и еволюционен път, напълно различен от другия.
Учените отдават тази неравномерна еволюция на нашето привилегировано положение в Слънчевата система и местоположението ни спрямо Слънцето. Каква е ползата да знаем еволюцията на климата на други планети, ако не живеем на тях? Отговорът е прост: с нарастващия обем отпадъци, индустриалното общество и емисиите на парникови газове в атмосферата, ние променяме нашия климат. Ако можем да определим кои фактори влияят на климата на други планети, можем да разберем естествените и антропогенните механизми, които променят нашия собствен.
Климат и геология на Венера срещу Земята
Една от причините за променливостта на климата на Земята се крие в естеството на нейната атмосфера, продукт на непрекъснатия обмен на газове между земната кора, мантията, океана, полярните ледени шапки и космическото пространство. Геотермалната енергия, движещата сила на геоложките процеси, също така подхранва еволюцията на атмосферата. Тази геотермална енергия се освобождава предимно чрез разпадането на радиоактивни елементи във вътрешността на Земята. Обяснението на загубата на топлина в твърдите планети обаче не е толкова просто. Двата основни механизма, които участват, са вулканизмът и тектониката на плочите.
Що се отнася до Земята, вътрешността й има система от конвейерни ленти, свързана с тектоника на плочите. Чието непрекъснато рециклиране на газове е оказало стабилизираща сила върху климата на Земята. Вулканите изпомпват газове в атмосферата; субдукцията на литосферните плочи го връща във вътрешността. Докато повечето вулкани са свързани с тектонични дейности на плочите, има забележителни вулканични структури (като образуването на Хавайските острови), които са образували „горещи точки“, независими от контурите на плочите.
Кратери и тектоника на плочите
Какво се случи на Венера? Тектониката на плочите, ако играе роля, ще бъде в ограничен мащаб; поне в близкото минало топлината се е обменяла чрез изригването на обширни базалтови лавови равнини и по-късно чрез вулканите, които са се образували върху тях. Разбирането на ефектите от вулканите е необходима отправна точка за всеки подход към климата на планетата.
Оскъдността на ударните кратери на Венера, въпреки че атмосферата ѝ е достатъчна, за да предпази планетата от малки удари, подчертава липсата на големи кратери. Това е видно и на Земята. Действието на вятъра и водата е ерозирало по-стари кратери. Повърхността на Венера обаче е толкова гореща, че предотвратява съществуването на течна вода; освен това, повърхностните ветрове са доста слаби. Без изригвания, процесите, които променят и в дългосрочен план заличават ударните кратери, ще бъдат вулканична и тектонична активност.
Повечето кратери на Венера изглеждат скорошни. Къде са отишли древните кратери, ако повечето от останалите не са нарушени? Ако те са били покрити с лава, защо не се виждат по-частично покрити кратери, как са изчезнали, без да загубят произволно първоначалното си разположение?
Най-широко приетата теория от научната общност е, че широко разпространеният вулканизъм е заличил повечето от ударните кратери и е създал обширни вулканични равнини преди 800 милиона години , последвано от умерено ниво на непрекъсната вулканична активност и до днес.
Форми на вода на повърхността на Венера
Първо, можем да различим няколко любопитни линейни структури, напомнящи за почви, изваяни от вода. Те са самото доказателство за нашите реки и заливни низини. Много от тези структури завършват с отводнителни канали, подобни на делти. Изключителната безводност на околната среда прави малко вероятно водата да е изваяла тези характеристики.
И така, какво ги причинява? Вероятно калциевият карбонат, калциевият сулфат и други соли са виновни. Лавите, натоварени с тези соли, са се топили при температури, вариращи от няколко десетки до няколкостотин градуса по-високи от сегашните температури на повърхността на Венера. В миналото малко по-висока температура на повърхността би могла да освободи течна, богата на сол лава върху повърхността, чиято стабилност би обяснила скулптурното действие на характеристиките, които виждаме днес.
Доказателства за промяната в климата на Венера
Парников ефект и концентрация на газове
Трябва да имаме предвид, че парниковите газове позволяват на слънчевата светлина да достигне повърхността на Венера, но блокират излъченото инфрачервено лъчение . Въглеродният диоксид, водата и серният диоксид абсорбират определен диапазон от дължини на вълните в електромагнитния спектър. Без тези газове слънчевата и инфрачервената радиация биха се балансирали, което би довело до температура на повърхността от около 20 градуса по Целзий. Тази информация е от решаващо значение за разбирането как Венера взаимодейства с други планети.
След това водата и сярният диоксид, които вулканите изпускат в атмосферата, се отстраняват. Сярният диоксид реагира добре с карбонатите на повърхността, докато ултравиолетовата слънчева радиация дисоциира водата.
Облачност и температура
Облаците от сярна киселина варират по дебелина след глобална серия от вулканични изригвания. Първоначално облаците се сгъстяват, тъй като във въздуха се изхвърлят вода и сярна киселина. След това те се изтъняват, тъй като концентрацията на тези газове намалява. След около 400 милиона години от началото на вулканизма, киселинните облаци се заменят от тънки, високопланински водни облаци.
Климатични вариации на Венера
Пукнатини и гънки пресичат планетата. Някои от тези конфигурации, поне набръчканите планински вериги, може да са свързани с времеви вариации в климата. Теорията показва, че тези странни и враждебни условия на околната среда се поддържат благодарение на допълващите се свойства на съставките на атмосферата. Водните пари, дори в следи от количество, абсорбират инфрачервено лъчение с дължини на вълните, които въглеродният диоксид не абсорбира.
В същото време, серният диоксид и други газове блокират определени дължини на вълните. Взети заедно, тези парникови газове правят атмосферата на Венера частично прозрачна за входящата слънчева радиация, но почти напълно непрозрачна за излъчената инфрачервена радиация. Следователно, температурата на повърхността ѝ е три пъти по-висока, отколкото би била без атмосфера. За сравнение, парниковият ефект на Земята повишава температурата на повърхността ѝ днес само с 15% . Ако е вярно, че вулкани са бродили по повърхността на Венера преди 800 милиона години, те трябва да са отделили и огромно количество парникови газове в атмосферата за относително кратък период.
Разработен е климатичен модел на планетата, който включва отделянето на газове от вулкани, образуването на облаци, загубата на водород в горните слоеве на атмосферата и реакцията на атмосферните газове с повърхностните минерали. Между тези процеси протича фино взаимодействие, което охлажда планетата. Предвид тези противоположни ефекти е невъзможно да се определи въздействието на инжектирането на двата газа върху глобалния климат на Венера.
Ето защо в заключение можем да кажем, че е имало , но не знаем до каква степен газовете биха могли да повлияят на промените му.