Venus har fått mycket uppmärksamhet på sistone, men främst inom det vetenskapliga samfundet, som den sista Hollywood-filmen om planeten släpptes på 1960-talet. Detta beror delvis på dess dramatiska skillnad från jorden, och vad den skillnaden kan betyda för studiet av exoplaneter. Om vi ​​bättre kan förstå vad som hände under Venus bildande för att göra det till det helveteslandskap det är idag, vi kanske bättre kan förstå vad som verkligen utgör den beboeliga zonen runt andra stjärnor.

Många planetariska forskare har fokuserat på Venus bildning och atmosfäriska utveckling under det senaste förflutna. Nu, ett nytt papper hävdar att Venus kan ha haft flytande vatten på sin yta så sent som för 1 miljard år sedan. Och en bidragande orsak till att vattnet försvann kan vara en osannolik boven:Jupiter.

Det finns trådar av bevis för att Jupiter faktiskt migrerade till sin nuvarande bana från det inre solsystemet. Teorier som Grand Tack-teorin eller Nice-modellen visar potentiella vägar för denna migration. Vad Dr Stephen Kane, en planetforskare vid UC Riverside, och hans medförfattare var intresserade av var vilken effekt den migrationen kan ha haft på Venus.

Därför, de simulerade hundratusentals migrationsvägar för Jupiter under bildandet av det tidiga solsystemet. Det fanns gott om simuleringsscenarier där Venus eller någon av de andra markplaneterna kastades ut ur solsystemet, och de körningarna kasserades. Dock, det fanns också många scenarier där Venus omloppsbana påverkades allvarligt. Ett mått på en bana kallas excentricitet, vilket i huvudsak är hur elliptisk en bana är. Vissa av Jupiters migrationsmodeller gjorde att Venus hade en excentricitet 44 gånger större än dess faktiska omloppsbana.

Det är viktigt eftersom Venus för närvarande har en extremt cirkulär bana med låg excentricitet. Om modellerna av Jupiters migration genom det tidiga solsystemet fick Venus att ha en hög excentricitet, vart tog den excentriciteten vägen?

Det mest spännande svaret på den frågan är att den fuktades av flytande vatten. Flytande vatten kan dämpa orbitala excentriciteter under långa perioder, eftersom dess rörelse runt planetens yta trycker in den i ett mer regelbundet mönster genom en process som kallas tidvattenavledning.

En intressant konsekvens av tidvattenavledning är att det potentiellt kan orsaka ett skenande växthus på en planet, dock, författarna beräknade att detta med största sannolikhet inte var fallet på en ung Venus. De uteslöt också en annan potentiell källa till en skenande växthuseffekt:det infallande solljuset på en planet. Men modellerna visade att även om det maximala infallande solljuset skulle ökas avsevärt i fallet med en mycket elliptisk bana för Venus, det var sannolikt inte tillräckligt för att skapa en växthusvärld i sig.

Dock, mycket orbitala excentriciteter har en annan effekt på flytande vatten. De gör att det försvinner. Detta är en process i två steg. Först, mycket excentriska banor orsakar betydande årstidsförändringar, och kan antingen frysa vatten till snö- eller isformationer när planeten är längre bort från stjärnan eller förånga det till moln när planeten kommer närmare stjärnan. Medan planeten är nära stjärnan, den utsätts också för avsevärt ökade mängder ultraviolett ljus. Detta UV-ljus har den extra effekten att de delar vattenmolekyler, lämnar bara elementärt väte och syre. Det lättare vätet kan sedan lätt avlägsnas från planetens atmosfär av solvinden, aldrig återförenas till vatten.

Vattenånga som förångades i atmosfären är faktiskt en effektivare växthusgas än den koldioxid som finns i den venusiska atmosfären nu. Innan den avlägsnades från kombinationen av UV-ljus och solvind, det kunde potentiellt ha orsakat en period känd som ett "fuktigt växthus" på planeten. Det kan också ha bidragit till ökningen av CO ₂ i den venusiska atmosfären, eftersom utfällning är en nyckelkomponent i karbonat-silikatcykeln, som håller koldioxiden instängd i jordens tektoniska plattor.

Det finns några ytterligare frågor som kommer upp med dessa föreslagna teorier om Venus evolution. Till exempel, om det fanns så mycket vatten på Venus, vart tog allt syre vägen när det avlägsnades från vattenmolekylerna? Dr. Kane är också med i ett vetenskapligt team som hoppas kunna svara på den frågan genom att skicka en landare till Venus inom en snar framtid för att testa om det finns oxider på ytan som det fria radikalets syre kunde ha bundits till.

Det finns också andra potentiella orsaker till dämpningen av Venus orbitala excentriciteter än vatten. Ett potentiellt inflytande är jorden själv. För att testa om så är fallet, forskare hoppas kunna förstå mer om vad som kallas Milankovitch-cykler, som är en modell av de periodiska förändringarna av jordens omloppsparametrar. Om jorden hade en dämpande effekt på Venus, den kinetiska energin som skulle ha tagits bort från Venus omloppsmönster skulle ha absorberats av jorden. Denna dramatiska förändring av energin i jordens omloppsbana skulle ha visat sig i helt skeva Milankovitch-cykler runt den epok då denna överföring av momentum skedde. Även om det inte har funnits några data som stöder denna teori hittills, framtida paleoklimatstudier kan belysa om jorden själv tog bort en del av sin närmaste grannes excentricitet.

Men den bästa uppskattningen för den ursprungliga orsaken till den excentriciteten är fortfarande Jupiters migration. Och om gasjättens migration råkade pressa in Venus i det skenande växthustillståndet som den led av, som har betydande konsekvenser för alla Venus-analoger som vi kan hitta kretsar kring andra stjärnor. När våra instrument för detektering av dessa exoplaneter blir ännu mer exakta, vi kommer sannolikt att hitta många fler planeter som Venus. Förstå vad, exakt, hänt med den enda modellen för den typen av planeter i vårt solsystem blir mycket viktigare för att förstå stjärnornas beboeliga zoner. Med allt förnyat intresse, Venus kan till och med dra till sig Hollywoods uppmärksamhet inom en inte alltför avlägsen framtid.