Моделирование парникового эффекта показывает, насколько легко разрушить планету
Всего за несколько столетий мир может превратиться из земного рая в венерианский ад.
Изображение: NASA / JPL
Астрономы считали Венеру родственным миром Земли, основываясь на их схожих размерах и массе, но это было до того, как они узнали, насколько Венера отличается от Земли.
Поверхность этой планеты раскалена до 460 градусов из-за удушающей плотной атмосферы, состоящей из углекислого газа, водяного пара и серы. Венера стала жертвой безудержного парникового эффекта, и то, чем все это закончилось, представляет большой интерес для ученых.
Новый анализ Женевского университета (UNIGE) показывает, насколько легко Земля может скатиться в подобное неконтролируемое состояние.
Ученые обратились к лабораториям CNRS в Париже и Бордо, чтобы помочь с технической стороной исследования, которое является первым, что успешно смоделировало весь сценарий безудержного парникового эффекта.
Моделирование началось с идиллической экзопланеты, мало чем отличающейся от Земли. Команда обнаружила, что при достаточном потеплении практически невозможно противодействовать изменениям в структуре атмосферы и облачности после того, как процесс начался — отсюда и «безудержность».
Современная Венера крайне негостеприимное место, где на поверхности плавится свинец и парят облака серной кислоты. Сама поверхность планеты слабо освещена из-за слоя облаков, толщина которого достигает 20 километров.
«Если вы хотите, чтобы грешники жарились в аду, Венера была бы идеальным местом для их отправки», — сказал в 1976 году заместитель директора Центра управления космическими полетами Советского Союза В.С. Авдуевский, после того, как посадочные станции Венера 9 и 10 передали на Землю фотографии с мрачным видом ландшафта планеты.
Атмосфера Венеры состоит в основном из углекислого газа, который является распространенным парниковым газом и на Земле. Однако исследователи обнаружили, что именно концентрация водяного пара склоняет чашу весов в сторону безудержного парникового эффекта.
Более высокие уровни водяного пара повышают температуру, как и углекислый газ, который увеличивает испарение из океанов, тем самым добавляя больше водяного пара в смесь. Это становится петлей обратной связи, в которой температура увеличивается вместе с испарением, пока вся вода не превратится в пар.
«Существует критический порог для такого количества водяного пара, за которым планета больше не может остывать. С этого момента нет возврата, процесс продолжается, пока океаны не испарятся полностью, а температура не достигает нескольких сотен градусов», — говорит автор исследования Гийом Шаверо.
Предыдущие исследования парниковых условий были сосредоточены на температурном состоянии планеты после этого процесса, но моделирование точки невозврата в этом исследовании выявило новые детали.
Модель позволила команде исследовать природу климатического равновесия. Ученые UNIGE показали, что несли бы повышение достигло 10 градусов и более, значительная часть воды испарилась бы.
При испарении воды на высоте 10 метров плотность атмосферы увеличится на 1 бар, и через несколько столетий температура поверхности достигнет 500 градусов по Цельсию. И дальше будет только хуже.
Ключевой вывод: исследование описывает особую структуру облаков, при которой плотные облака формируются в верхних слоях атмосферы. Эти облака не обладают характеристиками температурной инверсии тропосферы и стратосферы. Это означает, что структура атмосферы фундаментально изменилась, и пути назад может не быть. Работа служит напоминанием о том, что Земля не застрахована от катастроф только потому, что мы здесь живем.