Регион в западной тропической части Тихого океана может помочь ученым понять, как Венера потеряла всю свою воду и превратилась в ад с температурой 900 градусов. Изучение этого локального явления учеными НАСА также должно помочь исследователям понять, какие условия на Земле могут привести к подобной судьбе здесь.
Явление, называемое «парниковым эффектом», возникает, когда планета поглощает больше солнечной энергии, чем может излучать обратно в космос. В этих условиях чем выше становится температура поверхности, тем быстрее она прогревается. Ученые обнаруживают признаки неконтролируемой теплицы, когда планетарные потери тепла начинают снижаться по мере повышения температуры поверхности. Только одна область на Земле - «теплый бассейн» в западной части Тихого океана к северо-востоку от Австралии - демонстрирует эту подпись. Поскольку теплый бассейн покрывает лишь небольшую часть земной поверхности, Земля в целом никогда на самом деле не «убегает». Тем не менее, ученые считают, что Венера испытала глобальный неконтролируемый парниковый эффект около 3-4 миллиардов лет назад.
"Вскоре после того, как планеты образовались 4,5 миллиарда лет назад, на Земле, Венере и Марсе, вероятно, была вода. Как Земле удалось удержать всю свою воду, в то время как Венера, по-видимому, потеряла всю свою воду?" - спросила Маура Рэббетт, ученый-землянин и планетолог из Исследовательского центра Эймса НАСА в Силиконовой долине в Калифорнии. «У нас есть обширные данные по науке о Земле, которые помогут ответить на этот вопрос».
Раббетт и ее коллеги из НАСА Эймс, Кристофер Маккей, Питер Пилевски и Ричард Янг, использовали атмосферные условия над Тихим океаном, включая данные, записанные Системой наблюдения за Землей спутников НАСА, для создания компьютерной модели Земли. неуправляемый парниковый эффект. Они определили, что водяной пар высоко в атмосфере создает местный признак неуправляемой теплицы.
При температуре поверхности моря выше 80 F (27 C) испарение нагружает атмосферу критическим количеством водяного пара, одного из самых эффективных парниковых газов. Водяной пар пропускает солнечное излучение Солнца, но поглощает большую часть инфракрасного излучения, исходящего от Земли. Если в тропосферу, погодный слой атмосферы, попадет достаточное количество водяного пара, он будет удерживать тепловую энергию, идущую от Земли, что еще больше повысит температуру поверхности моря.
Эффект должен привести к петле цепной реакции, при которой температура поверхности моря увеличивается, что приводит к увеличению количества водяного пара в атмосфере, что приводит к большему количеству захваченной тепловой энергии. Это приведет к тому, что повышение температуры «убежит», вызывая все большую и большую потерю воды из-за испарения из океана. К счастью для Земли, температура поверхности моря никогда не превышает 87 F (30.5 C), поэтому явления разгона не происходит.
"Это очень интригующе. Что ограничивает этот эффект над теплым бассейном Тихого океана?" - спросил Янг, планетолог. Он предполагает, что облачный покров может влиять на то, сколько энергии достигает Земли или уходит из нее, или что океан и атмосфера могут переносить захваченную энергию от местной горячей точки. «Если мы сможем смоделировать исходящий поток энергии, то, возможно, мы сможем начать понимать, что ограничивает температуру поверхности моря на Земле», - сказал он. Исследователи из Эймса не первыми изучают это явление, но единого мнения относительно круговорота энергии или ограничения температуры поверхности моря достигнуто не было.
Раббетт проанализировала данные о чистом небе над тропической частью Тихого океана с марта 2000 г. по июль 2001 г. Она определила, что водяной пар в атмосфере на высоте более 5 километров (3 мили) вносит значительный вклад в появление парникового эффекта. Она обнаружила, что на высоте 9 километров (5,6 миль) над теплым бассейном Тихого океана относительная влажность в атмосфере может превышать 70 процентов, что более чем в три раза превышает нормальный диапазон. В близлежащих районах Тихого океана, где температура поверхности моря всего на несколько градусов ниже, относительная влажность воздуха составляет всего 20 процентов. По словам Раббетта, эти более сухие регионы соседней атмосферы могут способствовать стабилизации локального парникового эффекта.
Важно отметить, что команда Эймса использует реальную информацию о климате, такую как относительная влажность и температура, а не гипотетические числа, в программе моделирования переноса атмосферного излучения со средним разрешением или MODTRAN. Программа подсчитывает, сколько энергии уходит обратно в космос из верхних слоев атмосферы Земли. Исследователи планируют поэкспериментировать с моделью, чтобы проверить чувствительность сигнатуры неконтролируемой теплицы к климатическим условиям. Изменяя количество других парниковых газов, таких как углекислый газ, и добавляя облака в модель, они увидят общее влияние на исходящую энергию.
Модель может помочь исследователям понять, почему Венера испытала полную неконтролируемую оранжерею и потеряла воду в течение периода от нескольких сотен миллионов до миллиарда лет. Исследование также может помочь определить, на каких планетах в так называемой «обитаемой зоне» Солнечной системы может не хватать воды - важного компонента жизни, какой мы ее знаем.