В начале существования нашей Солнечной системы гигантские столкновения были обычным явлением. Земля, вероятно, пережила такое столкновение, которое привело к образованию Луны, а на Марсе могли образоваться асимметричные особенности поверхности в результате ударов объектов. Но как насчёт Венеры?
В новом исследовании, опубликованном на сервере препринтов arXiv, учёные под руководством М. Буссманна из Цюрихского университета использовали передовые компьютерные моделирования, называемые гидродинамикой сглаженных частиц (SPH), чтобы смоделировать, что произошло бы, если бы Венера подверглась ударам массивных объектов на раннем этапе своего формирования. Эти моделирования могут отслеживать поведение материалов во время экстремальных столкновений, что делает их идеальными для изучения планетарных ударов.
Команда смоделировала Венеру такой, какой она, вероятно, существовала после своего первоначального формирования: дифференцированная планета с железным ядром, составляющим 30% её массы, и форстеритовой мантией, составляющей оставшиеся 70%. Затем они смоделировали столкновения с объектами массой от 0,01 до 0,1 массы Земли — гигантскими астероидами по сегодняшним меркам.
Моделирования исследовали различные сценарии столкновений с определёнными параметрами:
* скорости столкновения от 10 до 15 км/с;
* различные геометрии удара (от лобового до косого);
* различные первичные тепловые профили;
* различные скорости вращения Венеры до удара.
Проведя эти цифровые эксперименты, исследователи смогли проанализировать, как такие столкновения могли повлиять на периоды вращения Венеры после удара и формирование диска обломков.
Результаты исследования показывают, что широкий спектр сценариев столкновений согласуется с текущей скоростью вращения Венеры. Это включает лобовые столкновения на невращающейся Венере и косые удары по касательной с телами размером с Марс на вращающейся Венере.
Однако самое важное, что они обнаружили: столкновения, соответствующие текущей скорости вращения Венеры, обычно приводят к образованию минимальных дисков обломков, которые находятся в пределах синхронной орбиты Венеры. Это означает, что материал, скорее всего, снова присоединится к планете, предотвращая образование долговременных спутников и объясняя отсутствие у Венеры Луны.
Исследователи окончательно пришли к выводу, что гигантское столкновение может соответствовать как необычному вращению Венеры, так и отсутствию у неё спутника, что, возможно, подготовило почву для её последующей термической эволюции.
Исследование служит основой для будущих исследований долгосрочной термической эволюции Венеры. Понимание начального теплового состояния, созданного этими потенциальными ударами, имеет важное значение для моделирования того, как Венера развила свою плотную атмосферу, экстремальный парниковый эффект и геологические особенности за миллиарды лет.
Поскольку космические агентства планируют новые миссии на Венеру в ближайшие десятилетия, это исследование окажет ценную помощь в интерпретации геологических и атмосферных данных, которые будут собраны этими миссиями. История бурного раннего прошлого Венеры, возможно, наконец-то проясняется, раскрывая, как наша «сестра»-планета стала тем адским миром, который мы наблюдаем сегодня.
Предоставлено Universe Today