Probíhá právě teď na povrchu Venuše sopečná činnost?

Ve vědeckých kruzích se už dlouho vede odborná debata o tom, jestli Venuše je či není v současnosti sopečně aktivní těleso. I když se to široce předpokládá, stále to není vědecky ověřený fakt. Aktivní sopku na povrchu Venuše totiž nikdo nikdy nepozoroval. Stále tak hledáme jednoznačný důkaz. Diskusi v nedávné době opět rozvířil příspěvek ukrajinského vědce Eugena Shalygina (toho času na postdoktorském studiu v německém Max Planck Institute), představený na významné konferenci LPSC 2014. Ve zkratce – vědecký tým ohlásil pozorování několika jasných skvrn na povrchu Venuše; ty se postupně objevovaly a mizely. Shalygina s kolegy se domnívají, že skvrny jsou projevy aktivní sopečné činnosti. Mají autoři výzkumu pravdu? Povedlo se jim definitivně prokázat existenci aktivní sopečné činnosti na povrchu Venuše či nikoliv? Pojďme se na to podívat podrobněji.

Výsledky práce jsou založeny na snímcích evropské sondy Venus Express (o osudy sondy pojednává podrobně rozhovor s Martinem Pauerem) pořízené kamerou Venus Monitoring Camera (dále jen VMC). Na snímcích oblasti Ganiki Chasma je možné spatřit světlé oblasti, které v čase mizí. Kamera VMC byla schopna provádět širokospektrá pozorování ve čtyřech rozdílných vlnových délkách. V tomto případě byly pro pozorování použity snímky využívající 1,01 mikronový filtr. S jeho pomocí je totiž možné určovat teplotu povrchu Venuše. K tomu, aby to bylo možné, je ale potřeba znát vzhled povrchu Venuše jako závislost na „nadmořské“ výšce a pokles teploty v atmosféře v závislosti na výšce (samozřejmě Venuše nemá moře, měl bych proto spíš používat termín definovaná nulová hladina planety, ale to je neprakticky dlouhé…). Vzhled povrchu a jeho „nadmořskou“ výšku známe díky americké sondě Magellan, která v 90. letech 20. století prováděla radarový průzkum povrchu této planety. Pokud tedy známe vzhled povrchu a závislost poklesu teploty v atmosféře v závislosti na výšce, jsme schopni určit, jaká by měla panovat teplota na povrchu planety. A tedy i opačně, můžeme na snímcích vidět, jestli některá z míst na povrchu nejsou neobvykle teplá/studená. V našem případě, jestli nějaké místo neemituje teplo, což by mohlo znamenat přítomnost aktivní sopky, respektive výstup magmatu a následný výlev lávy (samozřejmě to vše za předpokladu, že snímkování probíhá v nočních hodinách, kdy atmosféru neohřívá Slunce a tím znesnadňuje vidět tepelné záření z povrchu).

Zkoumaná oblast zachycena (a) na topografických datech sondy Magellan, červená barva označuje hory, modrá prohlubně a (b) mapa albeda (odrazivosti) povrchu opět na základě dat sondy Magellan. Původní snímek z konferenčního abstraktu Shalygin a kolektiv (2014).

Měření, na kterých je práce založena, byla pořízena během tří různých dnů roku 2008 (konkrétně v noci 22., 24. června a 13. října), kdy sonda prolétala nad oblastí Ganiki Chasma. Tato oblast je částí riftové zóny poblíž Atla Regio, geologicky mladé oblasti. V Atla Regio se nachází například štítová sopka Maat Mons, která byla sopečně aktivní pravděpodobně během posledních 10 až 20 miliónů let. Jedná se tedy o velice slibnou oblast pro pátrání po aktivních sopkách. Nicméně, pojďme se podívat na samotná vizualizovaná data. Níže jsou zobrazeny tři snímky pořízené během průletů, které ukazují teplotu povrchu. Na prvním snímku je patrné, že je zde přibližně 200 km velká oblast, která na druhém snímku vykazuje vysoký teplotní nárůst. Na třetím snímku, pořízeným o 108 dní později, tato oblast vidět není, zmizela a teplota se zdá být normální.

Trojice snímků ukazuje relativní tepelný tok ve zkoumané oblasti. Povšimněte si významného nárůstu teploty v oblasti označené písmenem A. Původní snímek z konferenčního abstraktu Shalygin a kolektiv (2014).

Autoři se zamýšleli nad různými možnostmi, jak toto pozorování vysvětlit a přišli s několika vysvětleními:

  1. Chybou kamery – toto vysvětlení ale shledávají jako nepravděpodobné, jelikož snímek vznikl během letu a rotace sondy. Anomálie je viditelná na několika po sobě jdoucích snímcích, kdy kamery zabírala oblast pod sebou rozdílnými pixely. Kdyby se jednalo o chybu kamery, anomálie by se zobrazovala na různých snímcích stále ve stejné části fotografie. To se zde neděje.
  2. Nesprávným propojením „nadmořské“ výšky s měřenými daty – v  takovém případě jsou ale většinou na snímcích pozorovány umělé útvary, tzv. duchové. Ti nebyli v tomto případě patrní. V oblasti jsou taktéž vidět podobně vysoké útvary, které podobné teplotní anomálie nevykazují. Autoři proto toto vysvětlení také zavrhli.
  3. Dírou v mracích – jelikož je anomálie vidět na prvním i druhém snímku, které od sebe dělí několik desítek hodin, autoři nepovažují toto vysvětlení za věrohodné. V rychle se točící atmosféře Venuše je totiž dlouhodobá existence stabilní díry v mracích nepravděpodobná.

Vyloučení těchto variant vedlo vědce k závěru, že se tedy musí jednat o tepelnou anomálii, kterou způsobil teplý materiál na povrchu či blízko pod ním. Ať už by se mohlo jednat o lávu či o sopečné plyny o vysoké teplotě, obojí by mělo ukazovat na současnou aktivní sopečnou činnost.

Nicméně nic není tak jasné, jak se může na první pohled zdát. Pěkně to shrnuje příspěvek Constantina Tsanga na blogu Planetary.org (ze kterého tento český článek ve velkém čerpá). Je totiž otázkou, nakolik se dá věřit měření emitace tepla z povrchu Venuše. Toto měření je založeno na využití části spektra v blízké infračervené oblasti, kde se nachází několik „oken“. Těmito okny se dá vidět skrz hustou atmosféru Venuše na povrch a provádět měření. Jedno z takovýchto oken leží poblíž hranice 1 mikronu, což umožňuje pozorovat fotony o této vlnové délce. Pokud jsou fotony s touto vlnovou délkou vyzařovány povrchem, mají možnost proniknout skrz atmosférou do okolního vesmíru, kde je naměří sonda. Problémem je, že ne všechny pozorované fotony o této vlnové délce pochází z povrchu. Přibližně 4 % mají svůj zdroj v atmosféře Venuše, což vnáší do celé problematiky značný stupeň nejistoty. A kamera VMC není schopna mezi nimi rozlišit. Nevíme tedy, jestli měřený foton má svůj původ na povrchu planety či v její atmosféře. Nemůžeme si tak být jisti, jestli tepelné anomálie nejsou způsobeny jen atmosférickými mračny. Na druhou stranu, abychom to ještě více znepřehlednili, na prvním a druhém snímku má pozorovaná anomálie víceméně stejný tvar. Pravděpodobnost, že by mračna po dva dny nezměnila svůj tvar, je dosti malá (a to ani nemusíme brát v potaz rychle se pohybující atmosféru Venuše). A každá změna tvaru mračen by se zákonitě projevila ve změně tvaru anomálie…

Snímek zachycuje sopku Idunn Mons v oblasti Imdr Regio na povrchu Venuše, na jejíž povrch jsou vyneseny výsledky měření teploty za pomoci přístroje VIRTIS. Tyto teplotní anomálie byly vinterpretovány jako místa s „nedávnou“ sopečnou činností. Topografická data pocházejí ze sondy Magellan. Zdroj: NASA/JPL/ESA.

Jenže tu je další ale… Podívejte se na tu trojici snímků znova, ale tentokrát se nezaměřte na anomálii, ale na její okolí. Je vidět, že se nemění jen intenzita a tvar anomálie, ale že podobné chování vykazuje i okolí. A to je zvláštní. Minimálně první dvojice snímků by měla vypadat víceméně stejně, jelikož je od sebe dělí jen dva dny. Jak je možné, že se tak velká část snímku rozzáří? Co případně takto výrazně změnilo vlastnosti okolí? Na to není uspokojivá odpověď. A co hůře, ani v blízké době nebude. K dispozici totiž nejsou data, s jejichž pomocí bychom mohli odpověď najít. Oblast s anomálií se totiž nachází na severní polokouli Venuše. Sonda Venus Express měla výrazně eliptickou dráhu, nejdále byla od planety, když prolétala nad jižní polokoulí. To bylo dáno cílem mise; mít co nejvíce času na výzkum polárního vertexu (více viz rozhovor s Martinem Pauerem) v okolí jižního pólu. Důsledkem toho bylo, že nad severní polokoulí byla sonda blízko a tedy letěla vysokou rychlostí. A zkuste si ve vysoké rychlosti snímat povrch planety… Proto snímky z dalšího vědeckého přístroje, spektrometru pracujícího ve viditelném a infračerveném spektru (Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer, VIRTIS), jsou značně rozmazané a v podstatě nepoužitelné. A to je velká škoda, protože VIRTIS by byl také schopen nahlédnout na povrch Venuše za pomoci dalších „oken“. S jejich pomocí bychom byli schopni odstranit vliv mračen a tím toto pozorování potvrdit či vyvrátit (s touto metodou se povedlo předchozím vědeckým týmům vyvodit, že regiony Imdr, Themis a Dione mají vyšší teplotní emisivitu. To naznačuje jejich relativně mladý věk a pravděpodobně i nedávnou geologickou, respektive sopečnou, aktivitu). Další spektrometr na palubě sondy, tzv. SPICAV (pracující v ultrafialovém a blízko infračervené oblasti), sice mohl z této orbity dělat pozorování, ale pro změnu zas neměl potřebný rozsah až k oknu 1 mikronu… Na jeho snímcích tak není nic zajímavého k vidění…

Ke všemu závěry studie nepodporuje ani morfologická analýza povrchu. V okolí anomálií nejsou vidět žádné lávové proudy, které očekáváme jako doprovodný jev sopečné činnosti…

Měření koncentrace oxidu siřičitého v atmosféře Venuše na základě dat evropské sondy Venus Express (pravá část grafu) a americké sondy Pioneer-Venus (levá část grafu). Zdroj: ESA/Marcq a kolektiv (2013).

Není ale jiná možnost, jak bychom mohli anomálii potvrdit? Co třeba sledováním výronu sopečných plynů? Ze Země a Jupiterova měsíce Io víme, že sopečné erupce jsou doprovázeny výronem sopečných plynů. Konkrétně oxidu uhličitého, vodní páry a oxidu siřičitého (nicméně uvolňovaných je mnohem víc druhů plynů). Jenže v případě Venuše nám toto moc nepomůže. Celá atmosféra Venuše je v podstatě tvořená oxidem uhličitým (proto má taky výrazný skleníkový efekt), takže výron tohoto plynu není možné detekovat. Nicméně ostatní dva plyny detekovat můžeme. Venus Express se o podobné detekce snažila za pomoci přístrojů VIRTIS a SPICAV. V roce 2013 vyšla na základě měření z těchto přístrojů studie, která dokládá masivní nárůst koncentrace oxidu siřičitého v atmosféře v době, kdy sonda k planetě přiletěla. S postupujícím časem pak pozorovala jeho postupný pokles, pravděpodobně v důsledku štěpení molekul plynu slunečním zářením. Chtělo by se zatleskat a říct, podívejte, tady je důkaz sopečné činnosti! Sopka vyvrhla do atmosféry množství plynu, který začal stoupat do vyšších vrstev atmosféry, kde se ho podařilo detekovat!

Jenže to má zase své ale… Podobné měření může být sice důkazem sopečné činnosti, nicméně také může být dokladem něčeho jiného. Respektive nám zatím neznámého procesu, během kterého se do atmosféry dostává velké množství oxidu siřičitého. Ke všemu, tato měření se provádí na vrcholcích mraků, které jsou výrazně ovlivněny vertikálním promícháváním. Do vyšších vrstev atmosféry se snadno může dostat oxid siřičitý ze spodních vrstev atmosféry, tedy z míst, kde je tento plyn hojný. Nezaznamenávají tedy tato měření jen promíchávání atmosféry? Nevíme…

Pokud bychom se tedy chtěli na celou věc dívat z čistě vědeckého hlediska, existence aktivní sopečné činnosti na povrchu Venuše nebyla přesvědčivě prokázána. Mnohé jí naznačuje, nicméně nezpochybnitelný důkaz chybí. Vzhledem k tomu, že jediná sonda, která zkoumala Venuši, se v lednu 2015 definitivně odmlčela, nezdá se pravděpodobné, že bychom měli možnosti, jak tento důkaz v brzké době získat. Proto budeme stále v nejistotě a nic nenasvědčuje tomu, že by akademická diskuse na toto téma brzy vyhasla. Škoda. Bylo by skvělé mít ve sluneční soustavě tři tělesa, na kterých bychom mohli pozorovat vulkanismus. Měsíc Io nás naučil mnohé o tom, jak sopečná činnost probíhá v prostředí blízkém vakuu, Venuše by nás mohla naučit opačný extrém. Sopečná činnost probíhající na tělese, kde je na povrchu přibližně 93 krát větší atmosférický tlak než na Zemi, bude totiž rozhodně vypadat zcela jinak, než jak jsme ze Země zvyklí. Ale o tom zas až někdy příště!

Napsat komentář