Венера могла съесть собственную луну — учёные нашли объяснение

Венеру часто называют сестрой Земли из-за её размера, массы, скалистого состава и расстояния от Солнца. Но между двумя планетами есть разительные отличия. Помимо адской температуры, способной расплавить свинец, чудовищного давления, ураганных ветров и облаков серной кислоты, одно ключевое отличие видно издалека. У Земли есть постоянный спутник — Луна. У Венеры луны нет. И это давно ставит учёных в тупик.

Вопрос, над которым бились десятилетиями: всегда ли Венера была безлунной, или у неё когда-то был естественный спутник, который она потеряла? Теперь команда исследователей, возможно, нашла ответ. Они определили судьбу, которая постигла бы гипотетическую луну на орбите Венеры.

«Меня всегда завораживало образование и эволюция лун в Солнечной системе, и особенно Венера, поскольку мои исследования сосредоточены на её эволюции и потенциале прошлой обитаемости, — рассказал руководитель группы Стивен Р. Кейн из Калифорнийского университета в Риверсайде. — Венера — сестра Земли, обе почти идентичны по размеру, массе и составу. Однако у Земли есть большая луна, а у Венеры нет вообще никакой, даже маленького захваченного спутника. Венера, несомненно, переживала крупные столкновения, как и Земля, и у неё было не меньше возможностей сформировать луну, подобную той, что мы видим на нашем небе».

Кейн и его коллеги построили симуляцию, чтобы проверить свои идеи о том, что могло стать с венерианской луной. «Работа включала возврат к фундаментальной физике и создание симуляции с нуля, которую я проверил, убедившись, что могу воспроизвести эволюцию системы Земля — Луна, — сказал Кейн. — Момент, когда я осознал, что наша модель даёт полное объяснение отсутствия луны у Венеры, был захватывающим!»

Команда смоделировала гравитационное перетягивание каната между Венерой, гипотетической луной и Солнцем, проследив это на протяжении миллиардов лет. «Это та же физика, которая управляет нашей Луной, медленно удаляющейся от Земли. Мы провели расчёты для широкого диапазона возможностей того, как быстро вращалась Венера и какой массивной могла быть её луна, используя два независимых математических описания того, как работают приливы», — объяснил Кейн. Это было сделано для того, чтобы выводы не зависели от одного набора допущений. Они обнаружили, что в большинстве случаев венерианская луна не удалялась бы безопасно наружу, как наша. Вместо этого моделирование показало, что луна на орбите Венеры в конце концов изменила бы курс и начала спирально приближаться к планете, пока не была бы разорвана её гравитацией.

Кейн и коллеги обнаружили, что устрашающий размер также не гарантировал бы выживания венерианской луне. «Интересный аспект в том, что более тяжёлая луна разрушается быстрее, поскольку массивная луна истощала бы вращение Венеры настолько эффективно, что это ускоряло бы её уничтожение», — добавил Кейн.

Но были ли какие-либо обстоятельства, при которых венерианская луна могла выжить? «Выживание сводилось к двум главным вещам: Венера должна была вращаться быстро в момент формирования луны, с сутками короче примерно двенадцати часов, и луна не могла быть слишком массивной — вплоть до примерно массы нашей Луны, — сказал Кейн. — В этом узком окне луна мигрирует наружу и стабилизируется, во многом как земная. За пределами этого диапазона луна, к сожалению, обречена быть поглощённой Венерой. Так что выжившая луна должна была быть скромной по размеру и вращаться вокруг быстро вращающейся ранней Венеры — условия, которые не соответствуют тому, что мы думаем о ранней Венере на самом деле».

Мы можем никогда окончательно не узнать, действительно ли Венера уничтожила свою луну, поскольку, по мнению Кейна, собрать прямые доказательства из астрономических наблюдений будет очень трудно. «Найти прямые наблюдательные доказательства довольно сложно. Луна, потерянная миллиарды лет назад, оставила бы мало или вообще не оставила бы прямых следов, на которые мы могли бы навести телескоп сегодня, так что мы не можем наблюдать само событие, — сказал Кейн. — Однако есть косвенные пути. Например, если луна была уничтожена и её обломки пролились дождём на Венеру, это могло оставить химический отпечаток в поверхности или атмосфере планеты, и предстоящие миссии к Венере, включая зонд DAVINCI, будут измерять состав атмосферы в деталях».

Если такие миссии помогут нам лучше понять внутреннее строение Венеры, это также улучшит модели, подобные использованной в этом исследовании. Это потому, что результаты таких моделей зависят от свойств недр Венеры, которые в настоящее время плохо изучены. «Есть более широкий тест за пределами Солнечной системы, потому что наши результаты предсказывают, что медленно вращающиеся планеты, похожие на Венеру, вокруг других звёзд, как правило, должны быть лишены больших лун, так что по мере того, как астрономы начнут искать луны у экзопланет, это предсказание можно будет в конечном итоге проверить на реальных данных», — сказал Кейн.

Кейн и его коллеги не собираются почивать на лаврах, пока поступают новые данные о Венере или даже о похожих на неё экзопланетах. «Есть множество следствий нашей работы, которые я хотел бы изучить дальше. Они включают композиционные и атмосферные эффекты события поглощения венерианской луны, которые, возможно, можно проверить уже сейчас, — заключил Кейн. — Я также хотел бы изучить подобные эффекты для Меркурия и Марса и провести дальнейшие исследования случаев экзопланет, где такие сценарии столкновения с луной могли произойти».