Venus kan een gematigde planeet zijn geweest die 2-3 miljard jaar vloeibaar water herbergt, totdat een dramatische transformatie die meer dan 700 miljoen jaar geleden begon, ongeveer 80% van de planeet deed herrijzen. Een studie die vandaag op de EPSC-DPS Joint Meeting 2019 door Michael Way van The Goddard Institute for Space Science is gepresenteerd, geeft een nieuwe kijk op de klimatologische geschiedenis van Venus en kan gevolgen hebben voor de bewoonbaarheid van exoplaneten in vergelijkbare banen.

Veertig jaar geleden, NASA's Pioneer Venus-missie vond verleidelijke hints dat de 'verdraaide zuster'-planeet van de aarde ooit een ondiepe oceaan aan water zou hebben gehad. Om te zien of Venus ooit een stabiel klimaat heeft gehad dat in staat is om vloeibaar water te dragen, Dr. Way en zijn collega, Anthony Del Genio, hebben een reeks van vijf simulaties gemaakt waarbij wordt uitgegaan van verschillende niveaus van waterdekking.

In alle vijf scenario's ze ontdekten dat Venus in staat was om gedurende ongeveer drie miljard jaar stabiele temperaturen te handhaven tussen een maximum van ongeveer 50 graden Celsius en een minimum van ongeveer 20 graden Celsius. Een gematigd klimaat zou op Venus vandaag zelfs kunnen zijn gehandhaafd als er geen reeks gebeurtenissen was geweest die een vrijlating hadden veroorzaakt, of 'ontgassen', koolstofdioxide opgeslagen in de rotsen van de planeet ongeveer 700-750 miljoen jaar geleden.

"Onze hypothese is dat Venus mogelijk al miljarden jaren een stabiel klimaat heeft. Het is mogelijk dat de bijna wereldwijde resurfacing-gebeurtenis verantwoordelijk is voor de transformatie van een aardachtig klimaat naar de helse broeikas die we vandaag zien, " zei Way.

Drie van de vijf scenario's bestudeerd door Way en Del Genio gingen uit van de topografie van Venus zoals we die vandaag zien en beschouwden een diepe oceaan van gemiddeld 310 meter, een ondiepe laag water van gemiddeld 10 meter en een kleine hoeveelheid water opgesloten in de bodem. Ter vergelijking, ze bevatten ook een scenario met de topografie van de aarde en een oceaan van 310 meter en, Tenslotte, een wereld volledig bedekt door een oceaan van 158 meter diepte.

Om de omgevingsomstandigheden van 4,2 miljard jaar geleden te simuleren, 715 miljoen jaar geleden en vandaag, de onderzoekers hebben een 3D algemeen circulatiemodel aangepast om rekening te houden met de toename van zonnestraling naarmate onze zon gedurende zijn leven is opgewarmd, evenals voor veranderende atmosferische composities.

Hoewel veel onderzoekers geloven dat Venus zich buiten de binnengrens van de bewoonbare zone van ons zonnestelsel bevindt en te dicht bij de zon om vloeibaar water te ondersteunen, de nieuwe studie suggereert dat dit misschien niet het geval is.

"Venus heeft momenteel bijna het dubbele van de zonnestraling die we op aarde hebben. in alle scenario's die we hebben gemodelleerd, we hebben ontdekt dat Venus nog steeds oppervlaktetemperaturen kan ondersteunen die geschikt zijn voor vloeibaar water, " zei Way.

4,2 miljard jaar geleden, kort na zijn vorming, Venus zou een periode van snelle afkoeling hebben voltooid en de atmosfeer zou zijn gedomineerd door koolstofdioxide. Als de planeet de komende 3 miljard jaar op een aardse manier zou evolueren, de koolstofdioxide zou door silicaatgesteenten zijn weggezogen en in het oppervlak zijn opgesloten. Tegen het tweede tijdperk, gemodelleerd op 715 miljoen jaar geleden, de atmosfeer zou waarschijnlijk zijn gedomineerd door stikstof met sporen van koolstofdioxide en methaan - vergelijkbaar met die van de aarde vandaag - en deze omstandigheden zouden tot op heden stabiel kunnen zijn gebleven.

De oorzaak van de ontgassing die leidde tot de dramatische transformatie van Venus is een mysterie, hoewel waarschijnlijk gekoppeld aan de vulkanische activiteit van de planeet. Een mogelijkheid is dat grote hoeveelheden magma opborrelen, het vrijgeven van koolstofdioxide uit gesmolten gesteente in de atmosfeer. Het magma stolde voordat het de oppervlakte bereikte en dit creëerde een barrière waardoor het gas niet kon worden geabsorbeerd. De aanwezigheid van grote hoeveelheden kooldioxide veroorzaakte een op hol geslagen broeikaseffect, wat heeft geresulteerd in de verzengende gemiddelde temperaturen van 462 graden die vandaag op Venus worden gevonden.

"Er is iets gebeurd op Venus waar een enorme hoeveelheid gas in de atmosfeer is vrijgekomen en niet opnieuw door de rotsen kon worden geabsorbeerd. Op aarde hebben we enkele voorbeelden van grootschalige ontgassing, bijvoorbeeld de oprichting van de Siberische vallen 500 miljoen jaar geleden die verband houdt met een massale uitsterving, maar niets op deze schaal. Het transformeerde Venus volledig, " zei Way.

Er zijn nog twee grote onbekenden die moeten worden aangepakt voordat de vraag of Venus mogelijk bewoonbaar was, volledig kan worden beantwoord. De eerste heeft betrekking op hoe snel Venus aanvankelijk afkoelde en of het in de eerste plaats vloeibaar water op het oppervlak kon condenseren. De tweede onbekende is of de wereldwijde resurfacing-gebeurtenis een enkele gebeurtenis was of gewoon de laatste in een reeks gebeurtenissen die miljarden jaren teruggaat in de geschiedenis van Venus.

"We hebben meer missies nodig om Venus te bestuderen en een meer gedetailleerd begrip te krijgen van haar geschiedenis en evolutie, "zei Way. "Echter, onze modellen laten zien dat er een reële mogelijkheid is dat Venus bewoonbaar en radicaal anders was dan de Venus die we vandaag zien. Dit opent allerlei implicaties voor exoplaneten in wat de 'Venus Zone' wordt genoemd, which may in fact host liquid water and temperate climates."