№11 ноябрь 2022

Портал функционирует при финансовой поддержке Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций.

Разгадка истории Венеры кроется в её поверхности

Ольга Закутняя, Дмитрий Горинов, Институт космических исследований РАН

Активны ли венерианские вулканы сегодня? Мы не можем наблюдать их напрямую: поверхность Венеры закрыта от наблюдателей плотными облаками, через которые проходят только радиоизлучение, а также небольшие порции инфракрасного излучения в очень узких диапазонах длин волн. Но по многим косвенным данным можно предположить, что вулканические извержения сотрясают Венеру прямо сейчас либо происходили совсем недавно.

Полученное космическим аппаратом «Магеллан» детальное изображение разломов и грабенов — участков, опущенных относительно окружающей местности, — в ударном кратере Сандел (45.7°S/211.7°E). Участок «а» — грабен в северо-западной части кратера Сандел; «b» — тот же грабен, что и в участке «a», но здесь изображение дано при другом направлении обзора; «c» — грабен длиной 8,7 км, пересекающий отложения, возникшие в ходе удара, на юго-востоке кратера Сандел (грабен разрезает край кратера); «d» — два разлома на дне кратера Сандел. Белые стрелки показывают на черты рельефа, которые появились после удара, чёрные стрелки — на образования, появление которых не ясно. Иллюстрация из статьи: D’Incecco P. et al 2020 E&PSL 546 116410.
Гора Идунн на Венере. Рельеф восстановлен по данным космического аппарата «Магеллан» (NASA). Цветом обозначены спектральные характеристики поверхности, соответствующие её температуре, по данным спектрометра VIRTIS (космический аппарат «Венера-Экспресс», ESA). Оранжево-жёлтый цвет отвечает самой высокой температуре, а фиолетовый — самой низкой. Масштаб высот увеличен в 30 раз. Иллюстрация: ESA/NASA/JPL.

Одно из многообещающих в этом отношении мест — гора-вулкан Идунн (Idunn Mons), 200 км в поперечнике и примерно 2,5 км высотой по сравнению с окружающей равниной. Расположен он на возвышенности — в области Имд (Imdr Regio) в южном полушарии Венеры, между 40° и 50° широты. Считается, что область Имд появилась в результате подъёма мантийного плюма, причём относительно недавнего, так что именно здесь есть шанс «поймать» активные геологические процессы.

Планетологи заинтересовались вулканом Идунн ещё в 2010 году, когда прибор VIRTIS на борту европейского космического аппарата «Венера-Экспресс» обнаружил здесь спектральную аномалию — более интенсивное излучение в области длин волн 1 мкм над вершиной и восточным склоном горы. Это может свидетельствовать о том, что на поверхности находятся породы, которые ещё не успели подвергнуться значительной химической эрозии, происходящей в результате взаимодей-ствия с атмосферой. Возраст этих пород оценили в менее чем 2,5 млн лет (для сравнения, средним возрастом поверхности Венеры принято считать 500 млн лет).

Теперь комплексное исследование области Имд и горы Идунн предприняла международная группа исследователей под руководством Пьеро д’Инчекко (Piero D’Incecco, университет Габриеля д’Аннунцио, Пескара, Италия), с участием Дмитрия Горинова, младшего научного сотрудника отдела физики планет Института космических исследований РАН. Они собрали и проанализировали имеющиеся на сегодня работы, посвящённые области Имд, и результаты лабораторных экспериментов по моделированию взаимодействия атмосферы Венеры с её поверхностью.

Опираясь на радарные данные космического аппарата «Магеллан» (NASA, 1989—1994), исследователи составили карты областей, где позже прибор VIRTIS зафиксировал спектральные аномалии, с разрешением около 100 м на пиксель, и пришли к выводу, что с данными VIRTIS хорошо совпадает местоположение относительно новых лавовых потоков на склонах горы Идунн.

Детальный анализ рельефа Венеры, также проведённый на основании данных «Магеллана», показал, что в области Имд есть любопытные детали: часть разломов, идущих по поверхности, скрыта под свежими лавовыми «натёками», по которым, в свою очередь, идут ещё более свежие трещины. Столь же интересными оказались и детальное изучение самой горы Идунн, и результаты попытки разобрать, в какой последовательности происходили извержения. Это довольно сложная задача, однако можно предположить, что если кратер залит лавой, то извержение происходило после его формирования, то есть относительно недавно, а значит, гора Идунн — довольно молодой вулкан.

В целом анализ карт свидетельствует о сложной геологической истории области, которую формировали и, возможно, продолжают формировать и тектонические, и вулканические процессы.

Далее исследователи суммировали результаты лабораторных экспериментов разных лет, в которых моделировали венерианскую атмосферу с высоким содержанием углекислого газа и реакции, которые могут протекать при её взаимодействии с базальтами (аналогичными породе, проанализированной на посадочной площадке «Венеры-13» в 1982 году). Конечно, условия на поверхности планеты смоделировать не очень просто, кроме того, ни одна лаборатория не располагает миллионами и тысячами лет для наблюдения за протеканием геохимических процессов. Тем не менее если проводить подобные эксперименты на протяжении нескольких недель и месяцев, то можно попробовать экстраполировать полученные результаты на более длительную перспективу. Задача состоит в том, чтобы понять, как меняются базальты в венерианских условиях — при высокой температуре (от 500 до 900°С) и большом давлении (92 атм) в агрессивной атмосфере.

Если суммированные результаты экспериментов разных лабораторий приложить к реальным наблюдениям, то можно предположить, что те участки поверхности, излучение от которых было особенно сильным, могут быть очень молоды. Согласно моделированию, максимальная оценка их возраста — не более 500 тысяч лет, а минимальная, которую можно получить, если опираться на результаты экспериментов, — всего лишь годы. Столь большой разброс вызван тем, что и эксперименты, и модели, вероятно, не учитывают какие-то важные обстоятельства. Раскрыть загадку могут только дальнейшие наблюдения Венеры с лучшим пространственным разрешением, чтобы «разделить» лавовые потоки по возрастам.

Ещё одно весьма интересное обстоятельство — тот факт, что именно над областью Имд и к востоку от неё наблюдалось снижение зональной компоненты скорости ветра (то есть его скорости относительно параллелей) на 4—5 м/с на высоте 44—48 км (нижняя кромка облаков). Его причиной может быть как раз повышенная температура поверхности, однако, чтобы понять, как такой механизм может работать, необходимо атмосферное моделирование.

Оценки возраста поверхности Венеры — фактически «краеугольный камень» нашего понимания истории планеты. На основе существующих данных пока решить эту проблему не удаётся — тем важнее правильно «нацелить» приборы будущих венерианских миссий, которые планируются к запуску уже в ближайшие десятилетия.

Результаты работы опубликованы в журнале «The Planetary Science Journal».

Другие статьи из рубрики «Вести из лабораторий»

Портал журнала «Наука и жизнь» использует файлы cookie. Продолжая пользоваться порталом, вы соглашаетесь с хранением и использованием порталом и партнёрскими сайтами файлов cookie на вашем устройстве. Подробнее