Загадки Венеры: что мы знаем о второй планете Солнечной системы

Лев Каменцев – 28 ноября 2013

О нашей ближайшей космической «соседке» долгое время было известно крайне мало: до начала полетов в космос не получалось разглядеть поверхность планеты за пеленой густых облаков, скрывающих ее, словно вуаль. И хотя времена меняются, а технологии развиваются, Венера, как и положено неприступной красавице, по-прежнему таит под своим покровом множество загадок, которые нам еще только предстоит разгадать.

Одна из необыкновенных особенностей Венеры – не встречающееся больше ни у одной планеты ретроградное (то есть «обратное») вращение вокруг собственной оси. К тому же вращение это необычайно медленное: планета совершает полный оборот вокруг своей оси почти за 240 земных суток, а вокруг Солнца – за 225. Таким образом, «день» на Венере длится дольше, чем «год»! Кроме того, полный цикл видимого движения Солнца по небу планеты – солнечные сутки – только в 1,9 раза меньше периода ее собственного обращения вокруг дневного светила. Ничем подобным не может похвастаться ни одно тело в Солнечной системе – ни газовые гиганты, ни планеты земной группы с твердой поверхностью, ни неправильной формы астероиды с известными характеристиками вращения. В один ряд с Венерой можно поставить только Меркурий, сутки на котором сопоставимы с 54 земными. Причиной такого замедления планеты мог стать переход к синхронному обращению вокруг собственной оси – как это происходит в случае приливной эволюции крупных спутников (например, в системе Земля-Луна), когда период обращения спутника вокруг собственной оси равен периоду обращения вокруг центральной планеты, и к ней же постоянно обращена его видимая сторона. Возникает такая ситуация: на начальных этапах существования спутниковой системы ее больший компонент своим приливным воздействием затормаживает движение спутника, продолжительность суток на спутнике достаточно быстро по космологическим масштабам увеличивается, и примерно за несколько десятков миллионов лет происходит выравнивание двух циклов. К примеру, свидетельством древности синхронного обращения Луны является тот факт, что на видимой ее стороне гораздо больше обширных лавовых покровов («морей»), чем на обратной. Но где же в таком случае тот массивный спутник, который стал причиной подобного замедления вращения? Некоторые ученые еще в середине прошлого века заметили, что в принципе на эту роль может подходить Меркурий. И действительно – ряд косвенных показателей может говорить о былом нахождении этой планеты в одной гравитационной связке с Венерой. В таком случае получают свое объяснение медленное вращение этой планеты вокруг оси, отсутствие у Венеры других естественных спутников и ряд других интригующих обстоятельств.

Предположим, что на ранних этапах развития Солнечной системы Венера и Меркурий образовывали тесную систему, причем не исключено, что вращение Венеры вокруг оси было синхронизировано с обращением вокруг нее Меркурия. Сейчас подобное равенство трех периодов (вращения спутника вокруг собственной оси, обращение вокруг центрального тела и период обращения большего компонента системы вокруг собственной оси) наблюдается в самой тесной связке Солнечной системы – Плутон-Харон. Таким образом, тесное приливное взаимодействие могло привести к разогреву атмосферы и недр Венеры, что и стало причиной нынешнего состояния планеты. В 70-е годы был проведен масштабный анализ ситуации с возможным существованием в прошлом такой спутниковой системы, который показал, что подобный вариант был вполне возможен!

Венера обладает и еще одной таинственной особенностью: каждый раз во время так называемого «нижнего соединения» – момента, когда планета оказывается вблизи Земли, – она обращена к нам одной и той же стороной. Причины этого явления еще более загадочны, чем возможные объяснения медленного вращения Венеры. А если учесть, что Земля на столь большом расстоянии практически не оказывает влияния на свою «соседку», причины возникновения этой уникальной ситуации все еще ждут своего объяснения. Можно предположить, что здесь имеет место взаимодействие двух слабых, но постоянно действующих факторов – гравитационного влияния Земли и так называемой суперротации (наличия «высокоскоростных» ветров, дующих в сторону, противоположную стороне вращения планеты), которая вызывает раскрутку вращения благодаря трению атмосферы с поверхностью. Точные измерения вариаций продолжительности венерианских суток помогут выяснить, какая из тенденций – увеличения или уменьшения их продолжительности – сейчас преобладает.

Полна загадок и собственно история геологического и климатического развития планеты. Давление и температура на поверхности Венеры достигают, пожалуй, самых экстремальных значений среди всех планет земной группы – 90 атмосфер и почти 500 °С. И дело не только в близости планеты к Солнцу, но также и в аномальной истории развития ее природных оболочек. К примеру, в 1978 году спускаемыми аппаратами «Венера-11» и «Венера-12» было сделано сенсационное открытие. На поверхности планеты обнаружилось совершенно нестандартное соотношение радиогенных изотопов аргона-36 и аргона-40: концентрация первого изотопа была примерно в 75 раз больше, чем в атмосфере Земли, а второго – в 4 раза меньше. Почему это поразило ученых? Дело в том, что соотношения различных изотопов активно анализируются геохимиками для выявления источника контаминации, степени утечки газов из атмосферы, выяснения тепловой истории, а главное – источника формирования соответствующих горных пород или атмосферы. И сам факт столь странного соотношения поставил вопрос о его космологических или геологических причинах.

Соотношение изотопов в атмосферных оболочках планет различно, так же как различны их темпы дегазации, уровни тектонической активности, тепловой истории, степени дифференциации недр. Количество аргона-40 (нерадиогенного изотопа благородных газов, непрерывно образующегося в результате распада в коре радиогенного калия-40) в атмосфере любой планеты земной группы зависит от общего запаса калия и степени выраженности вышеприведенных факторов – в первую очередь от истории дегазации планеты. При этом отношение содержания аргона-40 к содержанию первичных изотопов аргона-36 и аргона-38 на Земле равно 300, а на Венере – единице, несмотря на то, что абсолютные содержания аргона в атмосфере обеих планет практически одинаковы. В связи с этим возникает вполне закономерный вопрос: почему атмосфера Венеры заметно обогащена по сравнению с Землей тем же аргоном-40?

На нашей планете существующая скорость дегазации аргона-40 может обеспечить лишь 7 % от нынешнего его содержания; поэтому ясно, что основная масса этого изотопа высвободилась на начальных стадиях развития Земли. При этом логично предположить, что, будучи сходной по массе и размерам с Землей, Венера продуцировала практически весь аргон-40 в начальные полмиллиарда лет своей истории, а затем ее тектоно-магматическая активность по сравнению с Землей резко снизилась.

Как считают многие специалисты по глобальной климатической эволюции, прогрессивный разогрев атмосферы мог привести сначала к испарению водных океанов, а потом и к возгонке обширных покровов карбонатов, что стало причиной существующей концентрации углекислого газа. Информация о соотношении изотопов водорода, в частности дейтерия, могут служить косвенным подтверждением гипотезы о возможном существовании океанов на начальном этапе эволюции Венеры. Таким образом, эти два возможных варианта достаточно хорошо дополняют друг друга. С другой стороны, анализ радиолокационных данных, полученных при помощи искусственных спутников Венеры, доказывает, что на ее поверхности отсутствуют детали возрастом старше 500–600 млн лет, а дальнейшие исследования показали, что в это время произошло так называемое глобальное магматическое событие, сопровождавшееся резким усилением вулканической активности. Очередная загадка Венеры также ждет своего разрешения.