Венера: Планета, де день триває довше за рік

Венера: Планета, де день триває довше за рік

Венера майже близнюк Землі за розміром — діаметр 12 103,6 км, лише на 638,4 км менше, ніж у Землі, і маса 81,5% від маси Землі, що робить її третьою найменшою планетою Сонячної системи, прямо перед Землею. І це все, де закінчується схожість. Її поверхневий тиск — 9,3 мегапаскалі, небеса насичені сірчаною кислотою, а один день триває довше, ніж весь рік.

Венеру спостерігали, обожнювали і, нарешті, відвідували більше, ніж майже будь-який світ за межами нашого. Давні шумери вже розуміли, що це один об'єкт, а не два; радянські інженери провели два десятиліття, посилаючи туди обладнання, яке плавилося протягом години. Те, що залишилося сьогодні, — це планета, яка продовжує дивувати людей, які вивчають її найбільш інтенсивно.

Досить гаряча, щоб розтопити свинець, і гарячіша за Меркурій

На поверхні Венера досягає 737 K (464 °C; 867 °F) під приголомшливим тиском 9,3 мегапаскалі (93 бари) — умови, достатньо екстремальні, щоб утримувати вуглекислий газ і азот у надкритичному стані, фазі матерії, яка поводиться як щільна рідина, а не як знайома газ або рідина. Цей один факт виключає можливість того, що поверхневі зонди діятимуть більше однієї-двох годин, незалежно від того, як добре вони побудовані.

Те, що робить це ще дивніше, — це звідки береться ця тепло. Поверхня Венери гарячіша за поверхню Меркурія, хоча Венера знаходиться майже в два рази далі від Сонця і отримує лише приблизно чверть сонячного світла, який отримує Меркурій. Відстань від Сонця має мало значення в порівнянні з тим, що атмосфера планети вирішує робити зі сонячним світлом, який вона отримує — і густа, багата вуглекислотою атмосфера Венери затримує тепло набагато ефективніше, ніж одна тільки відстань могла б передбачити.

День, який триває більше половини року

Годинник Венери іде назад, як у всіх інших планет. Вона має ретроградне обертання: на відміну від більшості планет, включаючи Землю, вона обертається за годинниковою стрілкою навколо своєї осі, протилежно напрямку проти годинникової стрілки, в якому вона орбітує Сонце. Одного цього було б достатньо, щоб бути дивною примміткою, але цифри роблять це ще дивніше.

Венеріанський сонячний день — від сходу сонця до сходу сонця — триває 116,75 земних днів, приблизно половину венеріанського року з 224,7 земних днів. Але справжнє обертання планети, її сидеричний день, виміряний відносно зірок, а не Сонця, становить 243 земні дні — довше, ніж сам рік з 224,7 днів. Оскільки Венера обертається назад, а орбітує вперед, Сонце і зірки не погоджуються щодо того, як довго триває "день", і за підрахунками зірок Венера завершує весь оборот навколо Сонця, перш ніж завершити одне обертання навколо своєї осі.

Пентаграма, яку Венера малює на земному небі

Венера і Земля синхронізуються одна з одною кожні 1,6 року, інтервал між послідовними зближеннями, який називається синодичним періодом. Якщо позначити ці зближення з точки зору Землі, з'являється щось несподіване: шлях креслить п'ятипроменеву пентаграму на небі, один промінь додається кожен синодичний період, кожен зміщений на 144° від попереднього, форма закривається після п'яти циклів.

Цей же ритм зближення робить Венеру найближчою до Землі планетою: при нижній кон'юнкції, коли Венера проходить прямо між Землею та Сонцем, середня відстань становить лише 41 мільйон км. Але якщо відійти досить далеко, навіть ця надійна геометрія має дивну прогалину в своєму розкладі. Між роками 1 і 5383 Венера і Земля зближуються на відстань менше 40 мільйонів км 526 разів — а потім, протягом приблизно наступних 60 158 років, вони більш ніколи не роблять цього. Механізм реальний, але він не працює вічно.

Єдина планета, названа на честь жінки

Всі інші планети Сонячної системи носять ім'я чоловічого божества. Венера — єдина планета, названа на честь жіночого божества, і відповідно до цієї закономірності, більшість окремих деталей, нанесених на її поверхню — кратери, гребені, рівнини — також названі на честь жінок, реальних і міфологічних.

Венера також порушує інше правило несподіваним способом. Це одна з лише двох планет Сонячної системи без власного супутника, але має квазісупутник: невеликий об'єкт, який поділяє його сусідство в космосі, але не орбітує навколо нього. Цей об'єкт офіційно названий Zooove, і Міжнародний астрономічний союз визнає його як перший виявлений квазісупутник великої планети — категорія, яка не існувала офіційно, поки приклад Венери не змусив це розглядати.

Більше вулканів, ніж будь-який інший світ, який ми знаємо

Венера — це, без сумніву, найбільш вулканічна планета, яку коли-небудь вивчали астрономи. Вулканів у неї у кілька разів більше, ніж на Землі, включаючи 167 окремих вулканів розміром більше 100 км — масштаб вулканічного комплексу, який на Землі існує рівно в одному місці, Великому острові Гаваї. Якщо враховувати кожну вулканічну структуру, виявлену та нанесену на карту планети, загальна кількість перевищує 85 000.

Один з цих вулканів може ще бути активним. Мат Монс, найвищий вулкан Венери, піднімається на 8 км над середнім радіусом планети і майже на 5 км над навколишніми рівнинами. У 2023 році дослідження, опубліковане в журналі Science, проаналізувало радарні знімки, які космічний апарат Magellan зробив Мат Монса між 1990 і 1992 роками — за три десятиліття раніше — і дійшло висновку, що Венера справді вивергалася десь у цьому дворічному періоді. Ніхто не шукав активного виверження в даних 1990-х років; воно було там, чекаючи, поки його помітять, як тільки хтось подумає докладно порівняти зображення.

Комп'ютерне 3D зображення вулкана Мат Монс на Венері, побудоване з радарних даних Magellan
Комп'ютерна 3D перспектива Мат Монса, найвищого вулкана Венери, побудована з радарної альтиметрії Magellan. Фото: Це зображення чи відео каталогізувала лабораторія реактивного руху Національного аеронавтичного та космічного управління США, громадське надбання, через Wikimedia Commons

Хмари з кислоти, вітри, які перевищують планету

Хмари, які приховують поверхню Венери від звичайних телескопів, — це не водяна пара. Вони щільні і складаються переважно — на 75-96% — з крапель сірчаної кислоти, завислих високо над поверхнею, яку жодна дощ з них не мог досягти, не випаруючись спочатку.

Ультрафіолетове зображення вихрового шару хмар сірчаної кислоти Венери, зроблене космічним апаратом Pioneer Venus Orbiter
Шар хмар Венери в ультрафіолетовому світлі, знімок космічного апарата Pioneer Venus Orbiter. Фото: Pioneer Venus Orbiter (NASA), громадське надбання, через Wikimedia Commons

Ці хмари також рухаються з швидкістю, яку сама планета не може наздогнати. Верхня атмосфера надмірно обертається, обходячи Венеру за лише чотири земні дні, значно швидше, ніж власне 243-денне сидеричне обертання планети. Шар хмар, в 60 разів швидший за грунт під ним, — це один з найменш пояснених явищ Сонячної системи — поверхня під ним ледве повертається, тоді як небо вище мчить навколо неї.

Жорстока гонка Радянського Союзу до поверхні

Радянська програма Венера відправляла довгу серію посадкових апаратів на поверхню Венери. Через екстремальну температуру та тиск, її посадкові апарати могли утримуватися на поверхні лише на короткий період, десь від 23 хвилин до двох годин, перш ніж їхня електроніка відмовила.

Кольорова панорамна фотографія кам'янистої венеріанської поверхні, зроблена посадковим апаратом Венера-13
Кольорова панорама венеріанської поверхні, зроблена посадковим апаратом Венера-13 у 1982 році. Фото: СРСР/NASA, громадське надбання, через Wikimedia Commons

Венера-3 розпочала цю історію найбруталльнішим способом: у 1966 році вона стала першим створеним людиною об'єктом, який коли-небудь вдарився об поверхню іншої планети, хоча вона розбилася, а не вижила. Пізніші місії виявилися успішнішими. Спускний модуль Венери-9 передав перші знімки, коли-небудь зроблені з поверхні іншої планети, а в 1982 році Венера-13 передала перші кольорові зображення — жовто-помаранчеве розширення плоского каменистого вкриття, розсипане дрібними кутастими камінцями. Венера-13 також встановила рекорд витривалості програми, працюючи протягом 127 хвилин, перш ніж умови Венери, нарешті, її дійшли.

Картографування прихованого світу радаром

Оскільки хмари Венери блокують будь-яку звичайну камеру, картографування її поверхні вимагало іншого типу місії. Космічний апарат Magellan компанії NASA, апарат вагою 1035 кілограмів, запущений 4 травня 1989 року, був першою міжпланетною місією, яка коли-небудь запускалася з космічного шатла, першою, яка використовувала розгонний блок Inertial Upper Stage, і першим космічним апаратом для тестування аеробалістики — скибання верхньої атмосфери планети для уповільнення — як способу вийти на орбіту. Він досяг Венери 10 серпня 1990 року і використовував радар для прямого спостереження крізь хмари до каменю внизу.

Космічний апарат Magellan і його розгонний блок Inertial Upper Stage під час розгортання зі космічного шатла Atlantis
Космічний апарат Magellan і його розгонний блок Inertial Upper Stage, розгорнуті зі космічного шатла Atlantis на початку його подорожі до Венери. Фото: NASA/JSC, громадське надбання, через Wikimedia Commons

Те, що знайшла Magellan, була молодою, беспокійною на вигляд поверхнею. Приблизно 80% Венери покрито гладкими вулканічними рівнинами, і приблизно 85% кратерів вдарів знаходяться в бездоганному, ледве вивітрюваному стані. У сукупності цей план указує на подію глобального переформатування 300-600 мільйонів років тому, за якою слідував довгий спад вулканічної активності — планета, яка, по суті, перекрила себе один раз, і з тих пір тихо охолоджується, крім, можливо, Мат Монса.

Джерела