Ученые смоделировали 4,5 миллиарда лет истории Венеры и выяснили, куда мог исчезнуть ее спутник

Венера могла когда-то иметь собственный спутник, но со временем потеряла его из-за приливного взаимодействия с планетой. К такому выводу пришла исследовательская группа под руководством планетолога Стивена Р. Кейна, смоделировавшая эволюцию гипотетической системы «Венера — луна» на протяжении 4,5 миллиарда лет. Научная работа, опубликованная на сервере препринтов arXiv, объясняет, почему спутник планеты не сохранился до наших дней и как гравитационные процессы сформировали современное аномально медленное вращение Венеры.

Венера и Земля близки по размеру и массе, однако у Земли есть Луна, а у Венеры естественных спутников нет. Среди возможных объяснений рассматривались как отсутствие условий для формирования малого небесного тела, так и его последующая потеря. Новое исследование проверяет гипотезу, при которой спутник возник, но его орбита оказалась неустойчивой.

Для расчетов ученые меняли скорость вращения молодой Венеры, массу спутника, его начальное расстояние от планеты, эксцентриситет и параметры приливного трения. Моделирование показало, что судьба спутника сильно зависела от сочетания этих величин.

При быстром вращении Венеры спутник земной лунной массы в некоторых конфигурациях мог сохраняться в течение всего возраста Солнечной системы. При более медленном вращении или большей массе спутника устойчивость снижалась. В ряде сценариев спутник сначала удалялся от планеты, но по мере изменения скорости вращения Венеры направление миграции менялось. Орбита начинала сокращаться, и спутник в итоге достиг предела Роша, где разрушился приливными силами.

В модели с постоянным коэффициентом качества приливов такой исход для части параметров наступал примерно через 30 миллионов — 1,7 миллиарда лет после формирования спутника. Альтернативный расчет с постоянной задержкой времени давал другие результаты: некоторые массивные спутники могли переходить в квазисинхронное состояние и сохраняться дольше.

Авторы подчеркивают, что исчезновение спутника должно согласовываться и с нынешним медленным ретроградным вращением Венеры. В ограниченной области начальных условий оба процесса можно объяснить одной приливной эволюцией, без обязательного позднего столкновения, которое выбило бы спутник с орбиты.

Новое исследование не доказывает, что у Венеры действительно был естественный спутник. Оно показывает, при каких условиях гипотетический спутник мог существовать, а затем исчезнуть самостоятельно. Полученные результаты дают дополнительный сценарий для изучения ранней истории Венеры и ее отличий от Земли.

Источник: arxiv.org