「大昔の金星に海は存在していなかった」との研究結果

太陽系で水星の次に太陽に近い金星は、現在では高温高圧の過酷な惑星ですが、「かつて金星には海が存在しており気候も温暖だった」とする説もあります。ところが、「40億年以上前の金星と地球」の環境をシミュレートした新たな研究では、「金星は誕生からこれまでの歴史で海を持ったことはない」との結果が示されました。

Day–night cloud asymmetry prevents early oceans on Venus but not on Earth | Nature
https://www.nature.com/articles/s41586-021-03873-w

Did Venus ever have oceans? | EurekAlert!
https://www.eurekalert.org/news-releases/931214

There's No Way Venus Could Ever Have Had Oceans, Astronomers Say
https://www.sciencealert.com/there-s-no-way-venus-could-ever-have-had-oceans-new-research-finds

金星は、大気の主成分が二酸化炭素であるために強力な温室効果が生じ、表面温度が460度近くに達するほか、地表付近の大気圧は約90気圧であり、空は分厚い濃硫酸の雲に覆われた過酷な惑星です。その一方で、金星は地球に最も近い公転軌道を持ち、大きさや平均密度も似ている地球型惑星であることから、「地球の姉妹惑星」とも呼ばれています。

近年では各国の宇宙機関が金星へ注目しており、金星探査船ラッシュが到来する可能性も指摘されています。この理由の1つに、「太陽が現在よりも若くて暗かった頃は金星がそれほど高温ではなく、海が存在できる程度に温暖な惑星だった」という可能性があることから、金星探査により生命誕生の条件に重要なヒントが得られるとの期待があるそうです。

標準太陽モデルによると、35億年前は太陽の明るさが現在の75％程度しかなかったとされており、過去の研究はこの条件下で金星に海があった可能性を示唆しています。ところが、もし太陽が現在より25～30％ほど暗くて放出する熱も少なかったとすれば、金星より離れた地球は氷の球になっていたはずですが、この時期の地球には液体の水が存在した証拠があります。

そこで、スイス・ジュネーヴ大学で天文学の博士研究員を務めるMartin Turbet氏が率いる研究チームは、「40億年以上前の初期の地球や金星の気候」をシミュレートし、この疑問の答えを探すことにしました。

研究チームは、気象学者らが地球の気候や将来の変化をシミュレーションするために使うのと同様の洗練された3次元の大気モデルを使用して、太古の金星と地球の環境をシミュレートしました。

シミュレーションの結果、当時の金星では高温のために水が蒸気の形で存在しており、惑星全体が巨大な圧力釜のようになっていたことが判明。大気中の蒸気が凝縮して雲になり、地表へ雨を降らすには、数千年にわたり金星が冷却される必要がありました。冷却は太陽の光を遮断する雲が形成された場合のみ発生しますが、金星で雲が形成されたのはより涼しい夜の側だけだったそうで、太陽の光が届くのを妨げない上に、夜側に強力な温室効果を生み出して金星全体を温めたとのこと。

その結果、金星では蒸気が雨となって地表に降り注ぐことはなく、海が作られることはなかったと研究チームは結論づけています。一方、地球は氷の球になってしまうどころか、現代より暗い太陽のおかげで惑星が適切に冷えて水が液体となって海が作られたそうです。もし、地球がもう少し太陽に近かったり、太陽の光がより強かったりしたら地球は冷えなかったため、太陽が暗かったことは地球にとって幸運だったといえます。

論文の共著者であるジュネーブ大学の宇宙物理学教授のEmeline Bolmont氏は、これまでは数十億年前の太陽が暗かったことは「弱く若い太陽のパラドックス」と呼ばれ、地球に生命が誕生する上の障害だと考えられてきたと指摘。「しかし、非常に熱かった地球で誕生しようとしている生命にとって、この弱い太陽は願ってもないチャンスだったかもしれないとわかりました」と述べ、今回の研究は従来の見方を覆すものだと主張しています。

Bolmont氏は、「私たちの結果は理論モデルに基づいており、金星の歴史に答える上で重要な要素となります。しかし、私たちのコンピューターで問題に決着を付けることはできません。私たちの作業を確認したり、否定したりするには、将来の(NASAとESAが検討している)3つの金星宇宙ミッションによる観測が必要です」と述べました。