На Венере можно идти без остановки и бесконечно наблюдать один и тот же закат

На Венере обычная прогулка может навсегда заморозить солнце на горизонте прямо перед вами. Согласно данным планетологов, Венера вращается вокруг своей оси настолько медленно, что поверхность на экваторе движется со скоростью примерно 6,5 километра в час. Средний взрослый человек ходит со скоростью около 5 километров в час и может без труда увеличить её до 7-8 километров в час быстрым шагом. Иными словами, человек буквально может идти достаточно быстро, чтобы не отставать от вращения планеты и удерживать закат в одной и той же точке неба бесконечно долго, просто двигаясь на запад. Один день на Венере длится 243 земных дня. Это означает, что от восхода до заката на Венере проходит 117 земных дней. И если продолжать идти, можно растянуть этот закат во что-то бесконечное.

Этот факт звучит как загадка, но физика, стоящая за ним, раскрывает нечто глубинное в том, насколько странными на самом деле являются соседи нашей Солнечной системы, и насколько плохо изучена Венера остаётся даже сейчас, когда мы готовимся вернуться туда с новыми миссиями.

Чтобы по-настоящему это оценить, нужно понять, насколько необычна Венера в контексте нашей Солнечной системы. Большинство планет вращаются со скоростями, при которых дни измеряются часами. Земля совершает один оборот за 24 часа. Марс — чуть более чем за 24 часа 37 минут. Юпитер, несмотря на то, что является крупнейшей планетой Солнечной системы, вращается так быстро, что совершает полный оборот менее чем за 10 часов. Венера делает это за 243 земных дня. Венера также вращается в противоположном направлении по сравнению с большинством планет. На Венере Солнце встаёт на западе и садится на востоке.

Никто не знает точно, почему Венера вращается так медленно и в обратную сторону. Одна из ведущих теорий связана с плотной, быстро движущейся атмосферой планеты. Исследование, опубликованное в журнале «Нейчур Астрономи» в 2022 году, предполагает, что мощные ветры в верхних слоях атмосферы Венеры создают эффект торможения на поверхности планеты, постепенно замедляя её вращение на протяжении миллиардов лет. Этот эффект также предотвращает приливный захват Венеры Солнцем. Астрофизик из Калифорнийского университета в Риверсайде Стивен Кейн, возглавлявший исследование, сказал: «Мощная атмосфера Венеры учит нас, что она является гораздо более интегрированной частью планеты, которая влияет абсолютно на всё, даже на скорость вращения планеты».

Расчёт, который делает это возможным, прост, даже если результат кажется сюрреалистичным. Окружность Венеры на экваторе составляет примерно 38 025 километров. Венера совершает полный оборот за 243 земных дня, что равно 5832 часам. Разделив окружность на время вращения, получаем, что экваториальная поверхность Венеры движется со скоростью примерно 6,52 километра в час. Быстрая ходьба со скоростью 6,5 километра в час — это то, что большинство взрослых может поддерживать в течение длительного времени. При таком темпе вы будете двигаться в идеальной синхронизации с вращением поверхности планеты, и Солнце будет висеть неподвижно на западном горизонте перед вами. Пойдёте быстрее — Солнце поднимется обратно в небо. Замедлитесь — оно продолжит свой спуск. Точно совпадёте со скоростью — и венерианский закат будет длиться столько, сколько выдержат ваши ноги.

Конечно, ни один человек не может на самом деле ходить по Венере. Но математика реальна, и образ, который она создаёт, — один из самых ярких способов понять, насколько медленно вращается эта планета.

Мысленный эксперимент с прогулкой и закатом прекрасно работает как инструмент научной коммуникации, потому что он делает Венеру осязаемой. Реальность, скрывающаяся за этим мысленным образом, значительно менее гостеприимна. Поверхность Венеры достаточно горяча, чтобы плавить свинец: температура достигает около 467 градусов Цельсия, что делает её самой горячей планетой Солнечной системы, несмотря на то, что она не самая близкая к Солнцу. Атмосферное давление на поверхности в 90 раз превышает земное на уровне моря. Стоять на поверхности Венеры было бы похоже на погружение на глубину 900 метров под океан, за исключением того, что жидкость, сжимающая вас, была бы перегретым углекислым газом, ведущим себя скорее как густая жидкость, чем как обычный газ. Небо было бы постоянным оранжевым мраком, отфильтрованным сквозь облака серной кислоты, которые покрывают всю планету и никогда не рассеиваются. Солнце, которое вы теоретически могли бы преследовать на горизонте, выглядело бы лишь как размытое яркое пятно. Советские посадочные аппараты «Венера», которые остаются единственными космическими аппаратами, успешно достигшими поверхности Венеры, выживали максимум два часа, прежде чем окружающая среда полностью уничтожала их.

Что делает Венеру такой научно привлекательной, помимо яркой странности её вращения, так это то, насколько она похожа на Землю по многим фундаментальным параметрам и насколько совершенно иной она в итоге стала. Венера и Земля почти идентичны по размеру, массе и составу. Они сформировались примерно в одно и то же время, в одном и том же регионе ранней Солнечной системы, из схожих материалов. И всё же одна стала тёплым, покрытым водой миром, кишащим жизнью. Другая стала самой негостеприимной средой во внутренней Солнечной системе. Учёные считают, что на Венере могли быть неглубокие жидкие океаны и обитаемые температуры поверхности в течение до 2 миллиардов лет её ранней истории — периода более длительного, чем вся эпоха существования сложной животной жизни на Земле. Что-то спровоцировало неконтролируемый парниковый эффект, который испарил эти океаны, выбросил углекислый газ в атмосферу и отправил температуру по спирали вверх, пока планета не достигла своего нынешнего состояния. Понимание того, что именно вызвало этот переход, — один из самых больших открытых вопросов в планетологии.

Одной из по-настоящему странных особенностей Венеры является то, что, пока сама планета вращается с черепашьей скоростью, её верхняя атмосфера движется с ураганной скоростью. Ветры в облачном слое Венеры облетают всю планету всего за четыре земных дня. Это означает, что атмосфера Венеры вращается примерно в 60 раз быстрее, чем твёрдая планета под ней. Это явление, известное как суперротация, плохо изучено. Эта быстродвижущаяся атмосферная оболочка создаёт сложное гравитационное взаимодействие с поверхностью планеты, действуя как буфер, который не позволяет Солнцу полностью приливно захватить вращение Венеры.

Венера была в значительной степени забыта планетологией на десятилетия по сравнению с Марсом. Последней крупной специализированной миссией агентства НАСА к Венере был космический аппарат «Магеллан», который картографировал поверхность планеты с помощью радара в начале 1990-х годов. Но это скоро изменится. То, что учёные называют «десятилетием исследования Венеры», сейчас началось: три крупные миссии находятся в стадии разработки. DAVINCI — миссия НАСА, которая запустит зонд сквозь атмосферу Венеры для измерения её химического состава от вершин облаков до самой поверхности. VERITAS — ещё одна миссия НАСА, которая выйдет на орбиту вокруг Венеры и будет использовать радар для картографирования её поверхности с беспрецедентной точностью. EnVision — миссия Европейского космического агентства, которая будет изучать планету от её внутреннего ядра до внешней атмосферы. Вместе эти три миссии дадут самую полную картину Венеры из когда-либо собранных. Они могут наконец ответить, почему земной близнец выбрал такой иной путь.

Есть причина, по которой учёные-планетологи продолжают возвращаться к Венере. Каждый вопрос о Венере — это в конечном счёте вопрос о Земле. Почему одна планета развила стабильный климат, способный поддерживать жизнь миллиарды лет, в то время как почти идентичная планета выкипела досуха? Каковы переломные моменты в планетарной климатической системе? Насколько близко к Солнцу — это слишком близко? Сколько вулканической активности — это слишком много? Есть один диапазон высот на Венере, между примерно 48 и 60 километрами над поверхностью, где температуры, давление и уровни радиации удивительно похожи на земные. Некоторые учёные высказывали предположения о возможности существования микробной жизни в этих облачных слоях, выживающей в богатой кислотами среде. Эта возможность остаётся недоказанной и глубоко оспариваемой, но она говорит о том, насколько научно богата и действительно странна Венера.

В факте о том, что закат на Венере можно догнать пешком, есть что-то тихо поэтическое. Большинство космических фактов оперируют масштабами, которые действительно непостижимы. Расстояния, измеряемые световыми годами, температуры в миллионы градусов, временные шкалы в миллиарды лет. Эти числа поражают, но не устанавливают связи. Венерианская прогулка на закате иная. Она приносит странность другой планеты в масштаб человеческого тела, в скорость пары ног, в знакомый образ заходящего Солнца. Она говорит: эта планета настолько отличается от нашей, что правила вашего повседневного опыта применяются к ней совершенно чуждым образом. Вы не могли бы там выжить и секунды. Но в одном конкретном и прекрасном математическом смысле ваше тело идеально подходит для её темпа. Венера вращается со скоростью пешехода. И этот один факт открывает дверь во всё остальное: суперротирующую атмосферу, кислотные облака, потерянные океаны, неконтролируемый парниковый эффект, ретроградное вращение, миссии, спешащие раскрыть её секреты.