Venus kan ha varit en tempererad planet med flytande vatten i 2-3 miljarder år, tills en dramatisk omvandling som började för över 700 miljoner år sedan återuppstod runt 80 % av planeten. En studie som presenterades idag vid EPSC-DPS Joint Meeting 2019 av Michael Way från The Goddard Institute for Space Science ger en ny syn på Venus klimathistoria och kan ha konsekvenser för exoplaneternas beboelighet i liknande banor.

För fyrtio år sedan, NASA:s Pioneer Venus-uppdrag hittade lockande antydningar om att jordens "vridna syster"-planet en gång kan ha haft vatten i ett grunt hav. För att se om Venus någonsin kan ha haft ett stabilt klimat som klarar av flytande vatten, Dr Way och hans kollega, Anthony Del Genio, har skapat en serie av fem simuleringar som antar olika nivåer av vattentäckning.

I alla fem scenarierna, de fann att Venus kunde hålla stabila temperaturer mellan maximalt cirka 50 grader Celsius och minimum cirka 20 grader Celsius i cirka tre miljarder år. Ett tempererat klimat kunde till och med ha bibehållits på Venus idag om det inte hade funnits en serie händelser som orsakade en frisättning, eller "avgasning", av koldioxid lagrad i klipporna på planeten för ungefär 700-750 miljoner år sedan.

"Vår hypotes är att Venus kan ha haft ett stabilt klimat i miljarder år. Det är möjligt att den nästan globala återuppbyggnadshändelsen är ansvarig för dess förvandling från ett jordliknande klimat till det helvetes värmehus vi ser idag, sa Way.

Tre av de fem scenarierna som studerats av Way och Del Genio antog Venus topografi som vi ser den idag och betraktade ett djupt hav på i genomsnitt 310 meter, ett grunt vattenlager på i genomsnitt 10 meter och en liten mängd vatten låst i jorden. För jämförelse, de inkluderade också ett scenario med jordens topografi och ett 310 meter långt hav och, till sist, en värld helt täckt av ett hav på 158 meters djup.

För att simulera miljöförhållandena för 4,2 miljarder år sedan, 715 miljoner år sedan och idag, forskarna anpassade en 3-D generell cirkulationsmodell för att ta hänsyn till ökningen av solstrålning när vår sol har värmts upp under sin livstid, såväl som för att ändra atmosfäriska sammansättningar.

Även om många forskare tror att Venus är bortom den inre gränsen för vårt solsystems beboeliga zon och är för nära solen för att stödja flytande vatten, den nya studien tyder på att så kanske inte är fallet.

"Venus har för närvarande nästan dubbelt så mycket solstrålning som vi har på jorden. i alla scenarier vi har modellerat, vi har funnit att Venus fortfarande kan stödja yttemperaturer som är mottagliga för flytande vatten, sa Way.

För 4,2 miljarder år sedan, strax efter dess bildande, Venus skulle ha genomgått en period av snabb avkylning och dess atmosfär skulle ha dominerats av koldioxid. Om planeten utvecklades på ett jordliknande sätt under de kommande 3 miljarderna åren, koldioxiden skulle ha dragits ner av silikatstenar och låsts in i ytan. Vid den andra epoken som modellerades för 715 miljoner år sedan, atmosfären skulle sannolikt ha dominerats av kväve med spårmängder av koldioxid och metan – liknande jordens idag – och dessa förhållanden kunde ha varit stabila fram till våra dagar.

Orsaken till avgasningen som ledde till den dramatiska förvandlingen av Venus är ett mysterium, även om det troligen är kopplat till planetens vulkaniska aktivitet. En möjlighet är att stora mängder magma bubblade upp, släpper ut koldioxid från smält sten till atmosfären. Magman stelnade innan den nådde ytan och detta skapade en barriär som gjorde att gasen inte kunde återupptas. Närvaron av stora mängder koldioxid utlöste en skenande växthuseffekt, vilket har resulterat i de brännande 462 graders medeltemperaturer som finns på Venus idag.

"Något hände på Venus där en enorm mängd gas släpptes ut i atmosfären och inte kunde återupptas av stenarna. På jorden har vi några exempel på storskalig utgasning, till exempel skapandet av de sibiriska fällorna för 500 miljoner år sedan som är kopplat till en massutrotning, men inget i denna skala. Det förvandlade Venus fullständigt, sa Way.

Det finns fortfarande två stora okända saker som måste åtgärdas innan frågan om Venus kan ha varit beboelig kan besvaras fullt ut. Den första hänför sig till hur snabbt Venus svalnade från början och om den kunde kondensera flytande vatten på sin yta från början. Det andra okända är om den globala återuppbyggnadshändelsen var en enskild händelse eller helt enkelt den senaste i en serie händelser som sträcker sig miljarder år tillbaka i Venus historia.

"Vi behöver fler uppdrag för att studera Venus och få en mer detaljerad förståelse av dess historia och evolution, sade Way. våra modeller visar att det finns en reell möjlighet att Venus kunde ha varit beboelig och radikalt annorlunda än den Venus vi ser idag. Detta öppnar för alla typer av implikationer för exoplaneter som finns i det som kallas 'Venuszonen', which may in fact host liquid water and temperate climates."