Мощные столкновения усилили и продлили вулканизм Венеры

Земля и Венера схожи по размеру и плотности. Казалось бы, это должно означать, что внутреннее строение и протекающие в недрах процессы у них тоже одинаковые, но наблюдения это опровергают.

Тектонические плиты Земли находятся в постоянном движении, выравнивая поверхность планеты и провоцируя вулканизм. На Венере нет плит. Можно даже сказать, что вся поверхность планеты — одна большая плита. При этом на ней более 80 тысяч вулканов — больше, чем на любой другой планете нашей системы, и в 60 раз больше, чем на Земле. Из-за постоянно вносимого ими углекислого газа атмосфера Венеры в полсотни раз плотнее земной, что и создает там температуру выше 400 градусов Цельсия, которая делает планету малопригодной для жизни.

Вулканы регулярно «обновляют» облик Венеры. Не так давно в архивных данных зонда Magellan от 1991 года ученые обнаружили снимки с явными признаками извержения. Возможно, аппарату невероятно повезло. Но, скорее всего, планета действительно остается очень активной. По оценкам, поверхности Венеры — от 0,2 до одного миллиарда лет.

Ученые по-разному пробуют объяснить «молодой» облик планеты и активный вулканизм. Проблема большинства этих сценариев в том, что они требуют нестандартных первоначальных условий — например, очень высокой температуры недр, — либо особых параметров и предположений о текучести мантии, либо конкретного промежутка времени для импактного события, если предполагается, что именно падение очень крупного астероида в определенный период эволюции спровоцировало вулканизм. В новой модели таких требований нет.

Группа из Юго-Западного исследовательского института (США) смоделировала влияние столкновений времен поздней аккреции на состояние недр Венеры и Земли. Результаты работы опубликованы в Nature Astronomy.

Хотя Земля и Венера формировались рядом друг с другом, различия в расстоянии до Солнца и орбитальном периоде сказались на количестве и мощности ударов небесных тел по ним, а также на последствиях. В Землю объекты врезались в среднем на скорости 19 километров в секунду, в Венеру — на скорости 25 километров в секунду. При этом лишь 9% столкновений с Землей были на скорости более 30 километров в секунду, у Венеры — четверть.

Как показала новая модель, несколько столкновений с массивными и быстрыми объектами были способны кардинально изменить долгосрочную эволюцию Венеры. Это означает, что типичная кинетическая энергия астероида, падающего на вторую планету, была на многие десятки процентов выше, чем для Земли.

Чем больше скорость, тем сильнее должна была плавиться силикатная мантия планеты. Согласно модели, прямое столкновение с объектом в 0,01 массы Венеры на скорости 30 километров в секунду расплавило бы 82% мантии. Аналогичное столкновение объекта с Землей, но на скорости 19 километров в секунду, расплавило бы 35% мантии. Примерно столько же — 30% мантии — расплавилось бы на Венере, если бы объект упал под углом 45 градусов. Главное, что мантия планеты сильно перемешивалась и в результате перегрелась, спровоцировав продолжительный период вулканизма.

«Мы не так много знаем о внутреннем устройстве Венеры, поэтому в геодинамических моделях приходилось закладывать особые условия, чтобы объяснить впечатляющий вулканизм планеты. Но стоит учесть в модели мощные столкновения, и уже не нужно подбирать параметры, она и так показывает продолжительный и обширный вулканизм», — объяснил профессор Джун Коренага, соавтор исследования из Йельского университета.

Сейчас планируется сразу несколько миссий на Венеру: VERITAS и DAVINCI от NASA и EnVision от Европейского космического агентства. Возможно, данные их наблюдений позволят подтвердить выводы работы.