Венера: истоки атмосферного ада

Сегодня поверхность Венеры — это негостеприимный мир, где температура достигает 470 градусов Цельсия, а давление в 92 раза превышает земное. Под сплошным покровом облаков из капель серной кислоты скрывается пустыня из застывшей базальтовой лавы. Превращение планеты в раскалённый шар стало результатом классического необратимого парникового эффекта.

Облака в атмосфере Венеры. Снимок зонда «Акацуки» (JAXA), уф спектр, 2018 год. Фото: en.wikipedia.org

Первые достоверные данные о наличии газовой оболочки у соседней планеты мы получили относительно недавно по историческим меркам. В 1761 году Михаил Ломоносов во время прохождения Венеры по диску Солнца заметил «пупырь» — светлый ореол вокруг части планеты, выходящей из-за солнечного диска. Он правильно объяснил это преломлением лучей в атмосфере. Однако химический состав этой атмосферы оставался тайной до космической эры. Лишь в 1967 году советский аппарат «Венера-4» спустился сквозь облака и передал на Землю первые прямые измерения: атмосфера там состоит преимущественно из углекислого газа (СО₂).

Чтобы понять, почему Венера стала такой, нужно сравнить её эволюцию с земной. Наша планета работает как глобальный термостат. Сначала углекислый газ попадает в атмосферу при извержениях вулканов. Потом дожди вымывают его из воздуха, образуя угольную кислоту (Н₂СО₃), которая вступает в реакцию с горными породами, смывается в океаны, связываясь в карбонатных отложениях (известняк, мел — СаСО₃). На Земле этот цикл стабилизирует температуру миллионы лет.

Но Венера находится ближе к Солнцу. По мнению учёных, в начале своей истории около четырёх миллиардов лет назад, когда Солнце было тусклее, но планета уже получала достаточно тепла, вода на ней оставалась жидкой лишь временно или существовала в виде густого тумана. Под действием солнечного света молекулы воды в верхних слоях атмосферы распадались на водород и кислород. Лёгкий водород улетучивался в космос. Планета начала высыхать.

Когда гидросфера исчезла, вымывать вулканический углекислый газ стало нечем. Извержения продолжались, лава заливала 80% поверхности, выбрасывая в небо колоссальные объёмы СО₂. Газ накапливался, создавая мощнейший парниковый эффект: он свободно пропускал солнечный свет к поверхности, но блокировал тепловое излучение обратно в космос. Этот процесс привёл к испарению последних остатков влаги. А так как водяной пар сам по себе является сильным парниковым газом, это вызвало дополнительный разогрев. Температура росла, пока вся вода не выкипела окончательно.

Это лишь один из возможных механизмов ранней эволюции Венеры, и некоторые его детали остаются предметом научных дискуссий.

Поверхность ранней Венеры (компьютерная модель).

Только на высоте приблизительно 50–60 километров условия в атмосфере Венеры похожи на земные: давление составляет около 1 атмосферы, а температура колеблется от 20 до 70 градусов. Но проблема в том, что облака состоят не из воды, а из концентрированной серной кислоты.

Советская программа исследования Венеры («Венера», «Вега») завершилась в 1985 году. Финальным этапом программы стал полёт автоматических межпланетных станций «Вега-1» и «Вега-2». Сейчас интерес к исследованию Венеры возвращается. Следующее десятилетие обещает стать эпохой возвращения к Утренней звезде. К планете планируется сразу несколько миссий, включая российский проект «Венера-Д».