Katastrofa na Venuši: Může planeta spolknout vlastní kontinenty?

Respekt, 8. 2. 2024 (odkaz na článek zde)

Mars i Venuše se v minulosti částečně podobaly Zemi. Zjistit, co se tam událo, je důležité pro pochopení budoucnosti našeho vlastního světa

Ačkoli se Venuše při oběhu kolem Slunce přibližuje k Zemi nejvíc ze všech planet, víme toho o ní pozoruhodně málo. Že jde o neobyvatelný žhavý svět zahalený mraky z kapek kyseliny sírové, kde teplota na povrchu dosahuje hodnot, při nichž se taví olovo. Kosmická sestra Země ale takhle nemusela vypadat vždy. Možná ji ještě celkem nedávno omývaly oceány, teplota byla snesitelná – a třeba tu existoval i život. Pokud jde o druhého souseda, Mars, po jeho povrchu tekla voda prakticky jistě, ale pořád nemáme jasnou představu o tom, kdy a jak dlouho. Co přesně se na obou sousedních planetách stalo, že jsou dnes tak nehostinné?

Podle planetologa Petra Brože představují Mars a Venuše dva krajní póly: chladný Mars ukazuje, co se stane, když planeta přestane dodávat do ovzduší skleníkové plyny. Na Venuši naopak vidíme, jak to dopadne, když planeta nezvládne se svými skleníkovými plyny hospodařit a do atmosféry jich unikne příliš. Země se pohybuje mezi oběma póly, nebude tomu tak ale vždy. Zkoumat sousední planety je důležité i proto, abychom lépe rozuměli křehké rovnováze na té naší.

Venuši věda léta přehlížela, hlavně kvůli tamním nehostinným podmínkám a větší atraktivitě Marsu, který byl hlavním kandidátem na možnou přítomnost živých nebo aspoň fosilních organismů. V následujících letech má však k Venuši odstartovat několik sond, jedna dokonce s českou účastí. Na povrchu Marsu pak čekají v pouzdrech na vyzvednutí vzorky hornin, které by umožnily minulosti planety porozumět lépe.

Vzduch hustý jako kapalina

Venuše, večernice i jitřenka, která se na obloze pohybuje v blízkosti Slunce, takže bývá po část roku vidět po soumraku či před rozbřeskem, přitahovala lidskou pozornost odedávna. O jejích možných obyvatelích psal již v roce 1686 renesanční myslitel Bernard le Bovier de Fontenelle. Představoval si je podobné lidem, ovšem žijícím v mnohem teplejším světě: močály na Grenadě, tropickém ostrově v Karibiku, by pro ně byly „stejně chladné jako pro nás Grónsko či Laponsko“. O Venuši coby planetě podobné Zemi pak spekulovala i řada dalších autorů.

Od dvacátých let minulého století ale začalo přibývat důkazů, že jde o vyprahlý horký svět, a postupně se rodil dnešní obraz potvrzený přistáním několika sond. Na povrchu rozpáleném na teploty kolem 460 stupňů Celsia vládne kvůli mrakům i ve dne přítmí. Planeta rotuje velmi pomalu, tamní den trvá 117 dní pozemských, atmosférický tlak 90krát převyšuje ten na Zemi. Ovzduší je tak husté, že u povrchu připomíná kapalinu, a tvoří je převážně oxid uhličitý s příměsí dusíku a minimem vodní páry. Na většině povrchu jsou jen lávová pole s rozptýlenými kameny a sopečným materiálem. Vládne tu nesmírně silný skleníkový jev. Zkrátka horoucí peklo.

Není to ale jen tím, že planeta je blíž Slunci než Země. Už data z americké sondy Pioneer Venus, jejíchž několik modulů v roce 1978 sestoupilo až k povrchu, ukázala zvláštní věc. Sonda zkoumala poměr obyčejného, v přírodě hodně rozšířeného „lehkého“ vodíku k těžšímu vodíkovému atomu, deuteriu. Tento poměr je stejný na Zemi, mezi hvězdami i třeba v atmosféře obřích plynných planet.

Na Venuši je ale výrazně posunut ve prospěch deuteria, což lze vysvětlit tak, že na planetě kdysi bylo značné množství vody, jejíž část později unikla do vesmíru. Vody bylo na Venuši podle těchto dat méně než na Zemi, nicméně pořád dost na vznik oceánu. Klimatické modely pak ukázaly, že voda mohla na planetě existovat dvě až tři miliardy let, tedy velkou část její geologické historie – a dost dlouho na to, aby tu mohl vzniknout přinejmenším mikroskopický život.

Americký astronom Carl Sagan v roce 1967 spekuloval, že se možná život na Venuši udržel dodnes. Přetrvat mohl v oblačném příkrovu planety; ve výškách kolem 50 kilometrů začínají vládnout snesitelné teploty známé ze zemského povrchu a v podmínkách, které tu panují, by některé pozemské extremofilní organismy zřejmě přežily, byť neznáme žádný organismus specializovaný na život čistě v atmosféře.

Před několika lety oblétla svět zpráva, že vědci v oblacích Venuše, ve výškách zhruba 50–60 kilometrů, zřejmě detekovali sloučeninu fosfan, kterou na Zemi produkují pouze některé průmyslové procesy – a mikroorganismy. Důkaz přítomnosti života to není, ale bezpochyby jde o zajímavou indicii. Další stopou je záhadná absorpce UV záření, kterou by rovněž mohl způsobovat život. Opět k ní dochází ve výškách, kde panují snesitelné teploty.

Pro možnost, že Venuši kdysi skutečně omývala moře, svědčí i radarové mapování povrchu, které odhalilo prastaré plochy připomínající zbytky dávných kontinentů – v radarových odrazech se povrch Venuše jeví trochu jako Země zbavená moří a oceánů. „Venuše v minulosti skutečně mohla být tropickou planetou, jak si ji lidé představovali už od 17. století,“ shrnuje astrochemik Martin Ferus, který se na výzkumu Venuše v rámci několika mezinárodních projektů podílí.

Když se propadne celý kontinent

Dnes už ovšem Venuše taková není. „Současný názor je, že před sto miliony až jednou a půl miliardy let došlo ke kataklyzmatické události – propadu povrchu do pláště a sopečnému přeorání planety,“ říká Martin Ferus, který působí v Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR. Mluví o celoplanetární katastrofě nepředstavitelných rozměrů, jež by do ovzduší uvolnila obrovské množství CO2 a vyvolala nesmírně silný skleníkový jev, který nyní pozorujeme. Oceány, pokud existovaly, by se odpařily a většina vody se postupně ztratila. „Znamenalo by to zřejmě zničení biosféry a konec přátelského prostředí na Venuši,“ dodává Ferus.

Proč ale k tak děsivé události došlo – a mohlo by se něco podobného stát i na Zemi? „Venuše pravděpodobně ztrácí vnitřní teplo mnohem hůř než Země,“ vysvětluje rozdíl již citovaný Petr Brož z Geofyzikálního ústavu AV ČR. Naše planeta se chladí pomocí deskové tektoniky, obřího koloběhu hornin projevujícího se pohybem kontinentů (více v rámečku). Na Venuši pravděpodobně existují činné sopky, ale stopy po deskové tektonice se tu nenašly.

Vnitřní teplo se tedy patrně nemůže v dostatečné míře uvolňovat, horniny v hlubinách se více taví, magma řídne a může se stát, že kůra planety, která na roztaveném magmatu „pluje“, se do něj propadne podobně jako kámen do vody. Nebo kůra jen popraská a magma zadržované pod povrchem se vyřine ven v obrovské vlně vulkanismu, což je alternativní scénář katastrofy, která zřejmě proměnila tvář Venuše.

Příběh sousední planety včetně možné existence živých organismů pomohou v nadcházejících letech rozkrýt další sondy. Americká NASA chce v letech 2028–2030 vyslat dvě, které – jak řekl médiím vědec NASA Tom Wagner – „prozkoumají Venuši od oblak přes sopky na povrchu až k samému jádru“. V roce 2031 pak má odstartovat evropská sonda EnVision s českou účastí, která mimo jiné znovu změří zmíněný poměr lehkého vodíku a deuteria – původní data totiž mohou být nespolehlivá.

Oba citovaní vědci, Martin Ferus i Petr Brož, spoluzodpovídají za vývoj některých částí palubní elektroniky sondy včetně centrálního procesoru, ústředního „mozku“ sbírajícího data z přístrojů. Zorganizují také tendr na výrobu těchto součástek, což bude příležitost i pro české firmy. Jde o další důkaz stále sebevědomějšího kosmického průmyslu Česka, které je členskou zemí Evropské kosmické agentury.

Tajemství jezera v kráteru Marsu

Záhady pořád obestírají i minulost Marsu. Podle jedné teorie se čtvrtá planeta od Slunce poměrně dlouho – dejme tomu desítky či stovky milionů let – podobala Zemi s jejím teplým podnebím, dešti, řekami, jezery a snad i moři. Svědčí o tom stopy po vodě na povrchu Marsu, zároveň je ale těžké si představit, co planetu ohřálo natolik, aby to bylo možné. Mohly to být výbuchy sopek dodávající do ovzduší skleníkové plyny, otázka ovšem je, jestli by to stačilo. Konkurenční teorie tvrdí, že voda tekla po ledově studeném Marsu vždy jen krátce, během přechodného tání způsobeného nejspíš právě zesílenou sopečnou činností.

Klíč k řešení hádanky by mohla poskytnout americká sonda Perseverance, která od roku 2021 zkoumá kráter se slovanským jménem Jezero. Kdysi se tu skutečně nacházelo jezero hluboké až 250 metrů, jehož existenci sonda definitivně potvrdila. Jak dlouho a kdy omývalo břehy kráteru, však nevíme. Informace jsou skryty ve více než dvou desítkách vzorků hornin, které sonda sesbírala. Část z nich zanechala roztroušenou na povrchu, část si ponechala na palubě. Abychom mohli vzorky datovat a zjistit, jak jsou staré, musíme je nejprve dovézt na Zemi.

Dopravu má zajistit mise Mars Sample Return, kterou připravují společně Evropská kosmická agentura a NASA. Projekt nicméně čelí vážným obtížím. Náklady na složitou výpravu zahrnující kromě přistání na Marsu i sběr vzorků patrně pomocí dronů, start na oběžnou dráhu a cestu k Zemi, šplhají k 11 miliardám dolarů, což je podstatně více než původní rozpočet.

Ohrožen je i „jízdní řád“ mise: vzorky by se měly ocitnout na Zemi v roce 2033, což se ukazuje jako nereálné. NASA proto účast na projektu utlumuje a nařídila jeho audit, jehož výsledky by měly být známy v březnu. Je tak možné, že vzorky zůstanou na Marsu navždy a jako první doveze tamní horniny na Zemi Čína, která chystá vlastní misi.

Vychládající hrnek s čajem

Celoplanetární katastrofa, která „přeorala“ povrch Venuše, naší planetě zřejmě nehrozí. I na Zemi ale existují takzvané supervulkány, místa, kde může dojít k obrovskému výlevu magmatu. Jeden se nachází v Yellowstonském národním parku v USA. Vědci soudí, že vybuchne někdy během následujícího milionu let a urychlí změnu klimatu.

Zářivý výkon Slunce kromě toho zvolna roste, takže se oceány začnou časem vypařovat. Kvůli rostoucímu množství vodní páry v ovzduší a pokračujícím sopečným erupcím produkujícím oxid uhličitý (a také oxidy síry) dojde i na Zemi k divokému, sebeurychlujícímu skleníkovému jevu. Zhruba za miliardu let už oceány patrně nebudou existovat a Země se stane neobyvatelnou minimálně pro vyšší formy života.

Zhruba o půl miliardy let později ustane i desková tektonika. „Představte si Zemi jako hrneček s čajem, který postavíte na stůl a on postupně vychládá,“ nabízí přirovnání Petr Brož. Časem „hrneček“ vychladne natolik, že horniny v nitru přestanou být plastické, kontinenty se už nebudou moci pohybovat a koloběh deskové tektoniky, který pomáhá regulovat množství skleníkových plynů v atmosféře, se „zadře“ a navždy ustane. Země s vychladlým nitrem, rozpáleným povrchem a sírou v ovzduší se definitivně začne podobat dnešní Venuši.

Tyto katastrofy jsou však věcí budoucnosti tak vzdálené, že Homo sapiens v ní už určitě nebude existovat – žádný biologický druh tak dlouho nevydrží. Míra, v jaké vytváří „skleník“ na Zemi naše civilizace, téměř jistě nestačí na to, aby se planeta změnila ve druhou Venuši podstatně dřív. I kvůli mechanismům, jako je desková tektonika, Země v dohledné budoucnosti tak silný skleníkový jev nedovolí. „Člověk může klima dramaticky pozměnit, ale v lidském chápání času nemůže Zemi překlopit do stavu Venuše,“ uzavírá Petr Brož.

Recyklace zemské kůry

Desková tektonika je pozvolný proces projevující se pomalým pohybem kontinentů po natavených horninách zemského pláště: v takzvaných středooceánských hřbetech vystupuje z hlubin země magma a vzniká nová zemská kůra, zatímco ta stará se v tzv. subdukčních zónách noří zpět do hlubin planety a recykluje se. Cyklus pomáhá odčerpávat z ovzduší skleníkové plyny. Spolu s výlevy magmatu se do atmosféry vracejí a zároveň uniká nahromaděné vnitřní teplo, hlavně to, které si planeta udržela z divokých dob svého vzniku. Aktuálním projevem těchto procesů je nedávná erupce sopky nedaleko města Grindavík na Islandu, ostrově, kterým prochází Středoatlantský hřbet.