Продолжаем серию странностей планет Солнечной системы. На очереди - Венера, наша ближайшая соседка. На фотографиях она выглядит довольно скучно: бело-жёлтый шар, полностью скрытый под облаками. Даже не видно поверхности, никаких красивых кратеров, гор или каньонов. Если человека с базовыми знаниями астрономии попросить быстро описать Венеру, скорее всего получится что-то вроде: «Планета, похожая на Землю, только горячая». И формально всё правильно. Венера действительно почти такого же размера, как Земля, и действительно горячая. Очень горячая.
Но слово «горячая» вообще не передаёт масштаб происходящего. На Венере день длиннее года, Солнце встаёт на западе, облака состоят из капель серной кислоты, а давление у поверхности такое, будто вы оказались почти на километровой глубине под водой. И самое интересное - всё это происходит на планете, которая по своим размерам и составу подозрительно похожа на нашу Землю. Давайте посмотрим, что же с ней произошло.
На Венере день длиннее года
Венера обращается вокруг Солнца примерно за 225 земных суток. То есть полный круг по орбите она делает меньше чем за земной год. Ничего необычного. А вот вокруг собственной оси Венера вращается примерно 243 земных суток. Получается что Венера успевает облететь Солнце раньше, чем повернуться вокруг своей оси.
Представьте, что вы каким-то чудом оказались на поверхности. Солнце медленно поднялось над горизонтом. И теперь вам предстоит ждать почти два месяца, прежде чем оно снова скроется за горизонтом, а потом еще 2 месяца ночи. Правда, есть нюанс. Из-за обратного вращения Солнце будет двигаться по небу совсем не так, как мы привыкли.
На Земле мы привыкли к простой схеме - Земля вращается с запада на восток, поэтому нам кажется, что Солнце движется по небу с востока на запад. На Венере же наоборот. Так как планета вращается в противоположном направлении, Солнце там восходит примерно на западе и садится на востоке. Поэтому, если вы когда-нибудь решите отправиться на Венеру, вот один совет: не ориентируйтесь по Солнцу.
Почему Венера вообще решила вращаться задом наперёд - вопрос гораздо интереснее. Одна из идей заключается в том, что когда-то очень давно в молодую Венеру могло врезаться достаточно крупное тело и сильно изменить её вращение. Есть и другие объяснения, в которых участвуют приливные силы Солнца и сама атмосфера планеты. Причём атмосфера Венеры настолько массивная и динамичная, что она действительно способна влиять на вращение всей планеты. Как именно Венера пришла к нынешнему состоянию, окончательно не установлено.
Венера горячее Меркурия, хотя находится дальше от Солнца
Меркурий - ближайшая к Солнцу планета. Он находится почти в два раза ближе к Солнцу, чем Венера. Днём его поверхность может нагреваться примерно до 430 °C. А на Венере около 465 °C. То есть планета, находящаяся дальше от Солнца, умудряется быть горячее той, которая находится практически рядом с ним. И дело не в том, что Венера получает больше солнечного света. Наоборот. Главная причина находится у неё над головой.
Венера окружена невероятно плотной атмосферой, состоящей преимущественно из углекислого газа. Солнечный свет проникает через атмосферу и нагревает поверхность. Поверхность в ответ излучает энергию обратно в инфракрасном диапазоне. Но вот тут начинается проблема.
Плотная атмосфера очень эффективно удерживает это тепло. Излучение не может просто взять и уйти в космос. Оно поглощается атмосферой, переизлучается, снова поглощается и так далее. Получается чудовищно мощный парниковый эффект. И благодаря ему Венера превратилась в настоящую планетарную духовку. Причём настолько эффективную, что температура на дневной и ночной стороне отличается не так сильно, как можно было бы ожидать.
К примеру на Земле достаточно, чтобы Солнце ушло за горизонт, и поверхность начинает постепенно остывать. На Венере атмосфера практически не даёт ей этого сделать. Тепло активно переносится по планете, и поэтому даже там, где Солнце не светит месяцами, всё равно остаётся около тех же самых адских температур.
Атмосфера Венеры давит так, будто вы находитесь почти на километровой глубине под водой
У поверхности Венеры атмосферное давление примерно в 92 раза выше земного. Для сравнения, на Земле такое давление можно получить, погрузившись под воду примерно на 900 метров. То есть если бы вы каким-то невероятным образом оказались на поверхности Венеры, на вас сверху давила бы атмосфера с силой, сопоставимой с давлением огромного столба воды. Хотя, думаю, слово «огромное давление» вас всё-таки не особо впечатляет, давайте переведём в цифры.
На среднего человека, ростом 185 см., на каждый 1 см² его тела давило бы ~93кг. Или суммарно ~1 935 тонн. Это эквивалентно примерно 88 гружёных КАМАЗам, ну или 323 африканских слона.
А на советский аппарат (это был шар, вернее титановая сфера, диаметром 0,8 м., кстати сферическая форма не случайна - она идеальна для равномерного давления) который сделал фотографии поверхности нашей соседки, суммарно давило ~ 1 900 т., или 87 гружёный КамАЗ, или 320 слонов. И всё это при температуре около 465 °C. (постфактум, уже при расчёте увидел что и на человека и на советский зонд давило примерно одинаково).
Причём сама атмосфера настолько плотная, что у поверхности она уже совсем не напоминает привычный нам воздух. Углекислого газа там настолько много, что его поведение при таких температурах и давлениях становится совсем другим. Поэтому посадить аппарат на Венеру - это не просто «отправить зонд и аккуратно посадить его на поверхность». Аппарат сначала должен пережить вход в атмосферу. Потом чудовищную температуру. Потом давление. А после посадки ему нужно продолжать работать в условиях, где обычная электроника довольно быстро начинает чувствовать себя очень плохо. Первые советские аппараты, которым удалось передать данные непосредственно с поверхности Венеры, прожили там всего несколько десятков минут или часов - в зависимости от конкретной миссии.
Если после всего этого вам всё ещё кажется, что Венера просто очень горячая Земля, пришло время посмотреть вверх. На Земле облака состоят в основном из воды. Где-то это капли, где-то кристаллы льда, и в общем случае ничего особенно страшного. На Венере всё несколько веселее. Её плотная атмосфера окружена огромными облачными слоями, в которых присутствует серная кислота. Да, именно она. Та самая штука, с которой на Земле обычно стараются обращаться так, чтобы она не попала вам на руки, одежду и вообще куда-либо ещё.
Причём Венера не является гигантским кислотным душем. Капли серной кислоты формируются высоко в атмосфере, а затем опускаются вниз. Но в раскалённых нижних слоях атмосферы они постепенно испаряются, так что до поверхности этот дождь в привычном смысле не добирается.
Зато на Венере может идти снег. Только не такой, как вы думаете. Конечно после сернокислотных облаков и температуры в 465 °C слово «снег» звучит на Венере довольно нелепо. Но определённая его разновидность там действительно существует. Правда, если вы представили белые снежинки, придётся вас разочаровать. На поверхности Венеры встречаются горы и высокогорные области, покрытые необычным ярким материалом. Учёные считают, что это могут быть соединения металлов - например, сульфиды или другие вещества, которые при высоких температурах могут испаряться, а затем конденсироваться в более холодных местах. Получается почти настоящий снегопад, только вместо воды из атмосферы оседает что-то вроде металлической измороси.
На Венере почти нет тектоники плит, и это большая загадка
Если посмотреть на Землю из космоса, наша планета кажется довольно спокойной. Но на самом деле её поверхность постоянно находится в движении. Континенты ползут друг относительно друга, океаническая кора рождается возле срединно-океанических хребтов, а старые участки погружаются обратно в недра планеты. У Венеры ничего подобного мы не обнаружили. Её поверхность не разбита на привычные нам движущиеся тектонические плиты. И вот здесь возникает интересный вопрос: почему?
Венера почти такая же большая, как Земля. Значит, внутри неё должно быть достаточно тепла. Более того, её поверхность явно не мёртвая. Там есть огромные вулканические равнины, разломы, складки и другие признаки активных процессов. Но вместо земной системы плит Венера, похоже, сбрасывает внутреннее тепло каким-то другим способом.
Есть гипотеза, что её литосфера время от времени становится настолько перегруженной напряжениями, что происходят масштабные эпизоды перестройки поверхности. Не постоянное медленное движение плит, как на Земле, а скорее долгие периоды относительного спокойствия, которые сменяются крупными геологическими событиями. И это тоже странно.
Сейчас поверхность Венеры сравнительно молодая. Большая часть сохранившегося рельефа, судя по оценкам, сформировалась относительно недавно - примерно за последние несколько сотен миллионов лет. При этом планете почти 4,5 миллиарда лет, она сформировалась примерно тогда же, когда и Земля. Почему так? Одна из самых интересных гипотез предполагает, что в прошлом Венера могла пережить практически глобальную перестройку поверхности. Внутреннее тепло накапливалось, напряжения росли, вулканизм усиливался, и в какой-то момент огромные участки коры могли буквально оказаться залиты лавой. Не один вулкан. Не одна область. Практически планета целиком могла пережить масштабное обновление поверхности. В пользу этой теории говорит то, что у Венеры очень мало ударных кратеров по сравнению с другими каменными мирами. Для планеты такого возраста это странно. Если бы поверхность спокойно лежала миллиарды лет, её должно было бы изрядно засыпать следами астероидных ударов. А их относительно мало.
Но здесь есть важная оговорка: это не установленный факт. Это одна из моделей, которая пытается объяснить сравнительно молодой возраст поверхности Венеры.
У Венеры нет собственного магнитного поля
У Земли есть магнитное поле. Оно окружает планету огромным невидимым пузырём и защищает нас от солнечного ветра. У Венера, несмотря на размеры, почти сравнимые с земными, собственного глобального магнитного поля нет. Магнитометры космических аппаратов обнаружили вокруг Венеры магнитное поле, но оно возникает не внутри самой планеты. Его фактически создаёт взаимодействие солнечного ветра с верхними слоями атмосферы.
Почему так? Мы точно не знаем. Считается, что магнитное поле Земли возникает благодаря движениям проводящего вещества в жидком внешнем ядре. Венера тоже имеет металлическое ядро, но почему там не работает похожий механизм до конца не понятно. Среди возможных причин называют очень медленное вращение планеты и особенности состояния её недр.
Причём отсутствие магнитного поля имеет вполне реальные последствия. Верхние слои атмосферы Венеры непосредственно взаимодействуют с солнечным ветром, и частицы атмосферы постепенно утекают в космос. В том числе таким способом Венера теряет водород и кислород - два элемента, из которых состоит вода. То есть магнитное поле, которого у Венеры нет, вполне может быть одной из деталей огромной истории о том, куда делась её вода. И, кстати, о воде.
На Венере есть места, которые могут оказаться древними континентами
На Венере встречаются огромные участки сильно изломанной и испещрённой складками поверхности. Их называют тессерами. Но интересны они не только внешним видом. Тессеры считаются одними из самых древних участков поверхности Венеры. И некоторые данные намекают на ещё более интересную вещь: отдельные их области могут содержать породы, похожие на гранит. А на Земле гранит в больших количествах связан с континентальной корой и процессами, в которых большую роль играет вода. Если это действительно так, последствия довольно серьёзные. Потому что тогда под облаками серной кислоты могут лежать остатки чего-то очень похожего на древние континенты. А если для формирования этих пород действительно требовалось много воды, то перед нами уже возможный след совсем другой Венеры - гораздо более влажной и, возможно, когда-то имевшей океаны.
Но есть проблема. Мы пока не можем просто сесть на тессеру, взять кусок камня и проверить его в лаборатории. Последний аппарат, который успешно сел на Венеру, работал там считанные десятки минут или часы, а большая часть поверхности вообще исследована только радиолокацией. Поэтому пока мы имеем просто очень странную улику. Возможно, где-то под венерианскими облаками лежат древние континенты. А возможно, мы просто слишком сильно хотим увидеть там Землю. И вот это как раз предстоит выяснить будущим миссиям.
На Венере есть гигантские кольца, которые могут быть следами процессов внутри планеты
Есть на Венере структуры, которые выглядят так, будто кто-то взял циркуль и нарисовал на поверхности планеты огромные кольца. Их называют коронами. Только это не обычные кратеры. Некоторые из них имеют размеры в сотни километров и окружены сложной системой концентрических разломов и складок. Долгое время учёные вообще не были уверены, что именно их создаёт. Одна из основных идей заключается в том, что под короной из глубины поднимается горячее вещество мантии. Оно давит на литосферу снизу, заставляет поверхность выгибаться, растекаться в стороны и трескаться.
Исследования последних лет показывают, что некоторые короны могут быть связаны с процессами, напоминающими субдукцию - когда один участок коры уходит обратно в недра планеты. Только на Венере это происходит не в рамках привычной системы тектонических плит, как на Земле. Получается довольно странная ситуация. Тектонических плит, похоже, нет. А отдельные процессы, которые напоминают земную тектонику, вполне могут происходить.
На Венере есть вулканы, похожие на блины
И вот здесь Венера окончательно перестаёт выглядеть как нормальная планета. На её поверхности обнаружены вулканические образования, которые называют «блинными куполами». Почему блинными? Потому что они действительно выглядят примерно как гигантские блины. Широкие, почти плоские сверху, с крутыми краями. Некоторые достигают примерно 60 километров в диаметре.
Формируются они, предположительно, из очень вязкой лавы. Она не растекается тонким слоем по огромной площади, как жидкая базальтовая лава, а медленно выдавливается наружу и постепенно образует огромный купол. А потом остывает и трескается. Поэтому поверхность этих образований покрыта характерными разломами и впадинами.
На Венере почти нет времён года
Земля наклонена относительно своей орбиты примерно на 23,5°, поэтому в течение года разные полушария по очереди получают больше солнечного света. А у Венеры с этим всё довольно скучно. Её ось вращения практически не наклонена относительно орбитальной плоскости. Если считать направление вращения с учётом того, что Венера крутится «задом наперёд», наклон получается около 177°, но по сути это означает всего несколько градусов отклонения от положения «вверх ногами». Поэтому на Венере нет нормальной смены времён года. Не будет там привычного нам момента, когда северное полушарие постепенно нагревается, потом наступает лето, а через несколько месяцев всё начинает остывать. Венера практически не знает, что такое весна, лето, осень и зима.
У нас зима и лето отличаются температурой на десятки градусов. А на Венере сама планета устроена так, что сезонная разница почти не имеет значения: в среднем по поверхности держится около 465 °C. То есть если представить себе венерианский календарь, там можно было бы просто написать:
Январь: 465 °C.
Июль: 465 °C.
Ничего не меняется. Правда, это не значит, что Венера совсем неподвижна в климатическом смысле. Там происходят огромные атмосферные процессы, гуляют сверхбыстрые ветры, меняются облака и химия атмосферы. Просто всё это происходит без нашего привычного годового переключателя «лето - зима».
У Венеры есть спутник. Почти.
У Венеры вообще нет настоящей Луны. Она вместе с Меркурием - единственные планеты Солнечной системы без естественных спутников. Но у Венеры есть кое-что забавное.
Рядом с ней движется астероид Zoozve - небольшой объект размером примерно от 200 до 500 метров, который вращается вокруг Солнца, но при этом остаётся гравитационно связанным с движением Венеры (его орбита устроена так, что с точки зрения Венеры он всё время остаётся поблизости). Такие объекты называют квазиспутниками. Кстати название Zoozve появилось из-за забавной истории: первоначально на иллюстрации этого объекта было ошибочно написано именно так, и название в итоге прижилось.
И вот получается планета, у которой нет ни одной настоящей Луны, зато есть астероид, который болтается рядом и делает вид, что он спутник. Венера вообще любит такие компромиссы. Даже Луну себе завела, но ненастоящую. Вот такая вот соседка.