При столкновении у Венеры мог образоваться спутник, но долго он не продержался

Фото из открытых источников

Если бы гигантское столкновение, подобное тому, что привело к образованию Луны Земли, произошло с Венерой, маловероятно, что образовавшийся спутник дожил бы до наших дней, как показывают новые модели. Действительно, сочетание обстоятельств, необходимых для того, чтобы такой спутник просуществовал более миллиарда лет, крайне маловероятно.

Помимо того, что Земля является нашим домом, одной из особенностей, отличающих её от других внутренних планет, является наличие столь крупного спутника. Астрофизики размышляли над тем, является ли отсутствие спутников вокруг Венеры и Меркурия признаком того, что ни у одной из этих планет их никогда не было, или же такие спутники могли когда-то существовать, прежде чем исчезнуть.

Чтобы ответить хотя бы частично на этот вопрос, группа исследователей под руководством профессора Стивена Кейна из Калифорнийского университета в Риверсайде смоделировала, что произойдет с луной, образовавшейся из обломков такого гигантского столкновения. Результаты их работы планируется опубликовать в журнале Astrophysical Journal, но они еще не прошли рецензирование и пока размещены на платформе препринтов ArXiv.

Существование Луны часто представляют как необыкновенную удачу, результат крайне маловероятных событий.

«Конкретные обстоятельства, приведшие к образованию Луны Земли, размер, угол и скорость ударного объекта, были довольно специфическими», — сказал Кейн. «Но гигантские столкновения в целом были обычным явлением на поздних стадиях формирования планет земной группы, поскольку они являются рутинной частью процесса завершения формирования каменистых планет».

«Таким образом, утверждение заключается не в том, что Венера, вероятно, подверглась столкновению, подобному столкновению Земли и Луны, а скорее в том, что Венера, вероятно, пережила по крайней мере одно крупное столкновение (вероятно, гораздо больше), как предсказывают большинство моделей той эпохи», — продолжил Кейн. «Вопрос о том, образовал ли такой удар диск обломков, способный сформировать спутник, является отдельным и гораздо менее определенным, и отчасти именно это делает Венеру интересной, возможно, и не образовал».

На то, будет ли такой объект вытеснен из гравитационного поля Венеры, мигрирует ли внутрь в пределах предела Роша и будет разорван на части, или же он просуществует более четырех миллиардов лет, повлияло бы множество факторов. Некоторые из них являются известными величинами, такими как масса Венеры и ее расстояние от Солнца, которые можно использовать в моделях.

Другие величины можно лишь предполагать, например, скорость вращения Венеры сразу после возможного столкновения, приведшего к образованию спутника, что имеет решающее значение для выживания гипотетического спутника. Это связано с тем, что продолжительность суток на планете влияет на то, будет ли приливное взаимодействие между планетой и спутником выталкивать спутник наружу, как это происходит в нашей системе, или притягивать его внутрь.

Если любое из этих изменений произойдет слишком быстро, к тому времени, когда кто-либо на соседней планете достигнет достаточного технологического уровня, чтобы начать поиски, спутника там уже не будет.

Используя имеющиеся у нас знания и проверяя ряд значений для неизвестных нам параметров, Кейн и его соавторы пришли к выводу, что спутник Венеры почти наверняка был бы обречен с самого начала.

Даже если бы в результате столкновения образовался диск обломков, сконденсировавшийся в спутник, Венера, чьи сутки сразу после столкновения длились бы более 12-15 часов, всё равно бы притянула этот спутник к себе, пока он не распался. Время его существования составило бы от 30 миллионов до 1,7 миллиарда лет, что составляет лишь малую часть от нынешней продолжительности жизни Венеры.

Поскольку венерианские сутки сейчас длятся в 243 раза дольше наших — что, как ни странно, длиннее их года — может показаться очевидным, что они никогда не могли быть короче 15 часов, не говоря уже о 12. Однако считается, что плотная венерианская атмосфера и приливные взаимодействия с Солнцем замедлили движение Венеры, и в какой-то момент её сутки были значительно короче.

Было ли это меньше 12-15 часов — это уже другой вопрос. Даже короткий период вращения может оказаться недостаточным. Если орбита предполагаемой прото-спутницы была довольно эксцентричной, или если спутник был больше нашего, шансы на выживание были бы ниже.

Венера лишь немного менее массивна, чем Земля, поэтому тем, кто не является экспертом в этой области, легко предположить, что её шансы на наличие спутника должны быть примерно такими же, как у нашей планеты. Однако Кейн и его коллеги отмечают, что, будучи ближе к Земле, Венера испытывает большее влияние своей гравитации, чем Земля, что создаёт приливные эффекты, затрудняющие удержание спутника.

Более того, Кейн сказал: «Более важным фактором является сама Венера… Разница с Землей заключается в том, что меньшее гравитационное влияние Венеры (ее сфера Хилла) заставляет спутник вращаться относительно ближе к ней, а приливные силы резко возрастают с приближением, поэтому спутник вокруг Венеры оказывает непропорционально сильное крутящее усилие, быстрее замедляет вращение планеты и, таким образом, быстрее разрушает свою собственную орбиту».

Крошечные спутники, подобные марсианским, подчиняются другим правилам, но спутнику приблизительно размером с наш действительно нужна большая планета, чтобы удержаться на нём.

Кейн говорит, что одним из выводов этого исследования является то, что даже планета с массой, равной массе Земли, и расстоянием от Солнца обрекла бы на гибель свой спутник, если бы вращалась медленнее.

«Наши результаты показывают, что существует пороговая скорость вращения, ниже которой Луна движется по спирали внутрь, к разрушению, а не наружу, к безопасности. Земля образовалась, вращаясь достаточно быстро (всего за несколько часов в сутки), чтобы находиться в «безопасной» зоне», — добавил Кейн. Однако, если бы вращение Земли после столкновения было похоже на то, что мы наблюдаем сегодня, маленький шаг Армстронга был бы в пустое пространство.

«Наша работа действительно предполагает, что выживание лун не гарантировано», — добавил Кейн. Однако он говорит, что преждевременно предполагать, что большинство землеподобных планет, вращающихся вокруг других звезд, потеряют свои луны. Он считает, что для планет, находящихся на расстояниях, близких к земным, характерно быстрое вращение, защищающее их луны.

«Больше всего страдают планеты, которые одновременно вращаются близко к своей звезде и медленно вращаются вокруг неё, например, планеты, подобные Венере», — сказал Кейн.

Насколько это важно для перспектив обнаружения внеземной жизни, пока неясно, добавил Кейн. Было предложено множество причин, по которым наличие большого спутника способствует обитаемости планеты, по крайней мере, для наземных животных, но эти причины остаются спорными.

Тем не менее, наличие крупного спутника стабилизировало бы Венеру несколькими способами, что могло бы спасти её от превращения в ту адскую дыру, которой она стала. К сожалению, похоже, что для того, чтобы иметь такого спутника, планетам, вероятно, потребуется гораздо больше походить на Землю, чем на Венеру.