Gdyby Wenus nie miała atmosfery to byłaby jak Księżyc

Gdyby na Wenus upływ czasu wyznaczały kolejne wschody i zachody Słońca, to życie na tej planecie toczyłoby się w iście zółwim tempie, choć z drugiej strony zawsze zdążylibyśmy wykonać pracę przed końcem dnia. Nie jest to jednak możliwe z dwóch powodów. Za oba odpowiada gęsta atmosfera, które skład jest bardzo nieprzyjazny tradycyjnym formom życia.

Tak wyobrażano sobie powierzchnię Wenus (po lewej), a tak wygląda druga od Słońca planeta na zdjęciach wykonanych przez rosyjski lądownik Wenera. Pod względem badań powierzchniowych, Wenus jest dla rosjan ich Marsem, bo to tu odnieści najwięcej sukcesów

A nawet jeśli życie w jakiejś formie by wyewoluowało na powierzchni Wenus (okazuje się, ze dużo bardziej prawdopodobne jest to w wysokich warstwach chmur, na pewnym pułapie mógłby tam egzystować nawet człowiek wspomagając się jedynie maskami tlenowymi), to gęstość tej atmosfery jest na tyle duża, że dojrzeć Słońce jest bardzo trudno. Niedawne obserwacje pokazały, że nie jest to niemożliwe, ale to nie zmienia faktu, że widok Słońca z powierzchni Wenus to mało prawdopodobna sprawa.

Wenus to planeta skalista podobna do Ziemi rozmiarem, jak i ciążeniem na powierzchni, jednak zgoła odmienna, gdy idzie o panujące tam warunki. Jej gruba toksyczna atmosfera składa się w prawie 97% z dwutlenku węgla, a jednocześnie ciśnienie jest około 100 razy wyższe niż na Ziemi, a temperatura kilkadziesiąt razy

Co ciekawe Wenus wykonuje jeden obrót wokół własnej osi w czasie o kilkanaście dni dłuższym niż okres obiegu wokół Słońca. Na dodatek kierunek rotacji planety jest odwrotny, choć względne nachylenie równika do płaszczyzny ekliptyki jest podobne jak w przypadku Ziemi, więc sytuacja dodatkowo się komplikuje. Słońce wschodzi na zachodzie, a zachodzi na wschodzie i robi to raz na 117 ziemskich dni.

Blokada pływowa planety, czyli…

Tak długi czas obiegowy i rotacji oraz ich podobieństwo sugerują, że Wenus może być planetą blisko pływowej blokady. Czyli sytuacji, w której grawitacja masywniejszego obiektu (w tym przypadku Słońca) sprawia, że mniej masywny obiekt (czyli Wenus) jest zwrócony stale jedną stroną w kierunku tej większej masy.

Gdyby Wenus była zablokowana pływowo, musiałaby wyglądać zgoła odmiennie. Po prostu, jedna strona planety wystawiona byłaby stale na żar promieniowania słonecznego, gdy druga ginęłaby w nocnym mroku

Z taką sytuacją, choć wciąż nie do końca doskonałą, mamy miejsce w układzie Ziemia-Ksieżyc. Nasz naturalny satelita jest zwrócony stale jedną stroną w kierunku Ziemi (w praktyce dostrzegamy trochę więcej niż jej połowę). Taki stan rzeczy w teorii kiedyś stanie się naturalny także dla planet w Układzie Słonecznym, ale wciąż upłynęło za mało czasu od jego powstania, by taka blokada nastąpiła dla tych dalszych planet.

Merkury z kolei nie jest pływowo zablokowany ze Słońcem, mimo znacznie ciaśniejszej niż Wenus orbity, gdyż jego orbita jest bardzo wydłużona. Za to mamy tu rezonans 3:2 okresu obrotowego z okresem orbitalnym, czyli na trzy dni na Merkurym (dzień na Merkurym trwa około 59 dni ziemskich) mijają dwa jego lata (rok na Merkurym trwa około 88 dni ziemskich).

Wenus powinna być zablokowana pływowo, a nie jest

Wenus jest na tyle blisko Słońca (i ma prawie kołową orbitę), że blokada pływowa jest możliwa i w zasadzie powinna mieć miejsce. Co zatem sprawia, że pomimo potężnej grawitacji Słońca, która prowadzi do synchronizacji okresu obrotowego Wenus z jej okresem obiegowym, planeta ta powoli, ale stopniowo się obraca?

Przed pełną blokadą pływową dowolnej planety, która wynika z konfiguracji jej orbity wokół gwiazdy, mogą ochronić okoliczności związane w jej atmosferą  takie jak w przypadku Wenus.

Powierzchnię Wenus w skali globalnej po raz pierwszy mapowały rosyjskie sondy Wenera, jednak dopiero Magellan w latach 90. XX wieku dostarczyła faktycznie wysokiej rozdzielczości map radarowych dla 98% powierzchni planety

Tym odpowiedzialnym jest wspominana tu już atmosfera. Jest ona nie tylko gęsta, ale też wyjątkowo turbulentna. Pokrywa chmur obiega planetę w ciągu czterech dni. Ta szybka rotacja atmosfery sprawia, że wywierane przez nią tarcie na struktury powierzchniowe staje się nie do zaniedbania, choć jego natura wciąż wymaga dokładniejszego zrozumienia. W istocie interakcja atmosfery z powierzchnią planety sprawia właśnie, że planeta obraca się nieco wolniej niż wskazywałaby na to pełna blokada pływowa.

Skąd tak wysoka temperatura na powierzchni Wenus

To nie jedyne wnioski do których dotarli astrofizycy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside. Stephen Kane z zespołu badawczego zwraca uwagę, że nie możemy atmosfery Wenus traktować tak jak atmosfery Ziemi, która jest niejako stereotypowym wzorem - cienka i w nieznacznym stopniu związana z leżąca poniżej skorupą planetarną.

Wenus widziana od strony nocnej przez sondę Parker Solar Probe i ten sam obszar na mapach stworzonych na podstawie obserwacji sondy Magellan

Ponieważ atmosfera Wenus jest tak gęsta, stanowi ona idealną blokadę dla ucieczki ciepła z powierzchni planety, a jednocześnie jest świetnym izolatorem, gdy chodzi o absorpcję ciepła docierającego od Słońca przez powierzchnię Wenus. Wenus znajduje się około 1,4 raza bliżej Słońca niż Ziemi i otrzymuje około 1,9 raza więcej energii na jednostkę powierzchni. Jednocześnie prawie cała ta energia jest wchłaniana przez atmosferę jak wykazują naukowcy i „nie dociera do powierzchni planety”.

Od Wenus do planet pozasłonecznych

Związek pomiędzy prawie pełną blokadą pływową Wenus, a bardzo wysoką temperaturą powierzchniową, jest tym co w tej chwili bardzo intryguje naukowców. Rozwiązanie tej zagadki, przyda się także w przypadku modelowania pozasłonecznych układów planetarnych, w których takie planety jak Wenus na ciasnych orbitach wokół gwiazd mogą występować całkiem często.

Sprzyja temu między innymi obfitość niewielkich gwiazd w naszej galaktyce, wokół których planety formuja się bardzo blisko. Potwierdzają to też obserwacje, które im precyzyjniejsze tym mniej są zakłócone przez łatwiejsze w obserwacjach planety o rozmiarze kilku czy kilkunastu promieni Ziemi.

Jeszcze w 2012 roku te duże obiekty, to była większość odkrywanych planet, w 2015 roku proporcje wykrywanych planet klasy gazowych olbrzymów i planet wielkości ziemskiej się wyrównały, a w 2021 roku stosunek wykrytych obiektów pozasłonecznych odwrócił się na korzyść planet niewielkich.

Źródło: UC Riverside, inf. własna, NASA