Венера часто называют сестрой Земли: планеты близки по размеру, массе, составу и расстоянию от Солнца. Но различия между ними огромны. На Венере царит адская жара, способная расплавить свинец, чудовищное атмосферное давление, ураганные ветры и облака из серной кислоты. И ещё одна заметная деталь: у Земли есть крупный спутник, а у Венеры — нет. Наряду с Меркурием она остаётся одной из двух планет Солнечной системы без естественных спутников, рассказывает Space.com.

Учёные давно задавались вопросом: всегда ли Венера была одинокой или когда-то у неё существовала Луна, которую планета впоследствии потеряла? Новое исследование предлагает возможный ответ. Команда под руководством Стивена Р. Кейна из Калифорнийского университета в Риверсайде смоделировала судьбу гипотетического спутника Венеры и пришла к выводу, что в большинстве сценариев планета могла «съесть» собственную Луну.

Почему у Венеры нет спутника

«Меня всегда увлекало формирование и эволюция спутников в Солнечной системе, а особенно Венера, поскольку мои исследования сосредоточены на её эволюции и потенциальной обитаемости в прошлом, — рассказал Кейн. — Венера — близнец Земли, обе почти одинаковы по размеру, массе и составу. Однако у Земли есть крупная Луна, а у Венеры нет вообще никакого спутника, даже небольшого захваченного».

По словам исследователя, Венера, как и Земля, наверняка испытывала крупные столкновения и имела не меньше, а возможно, и больше возможностей сформировать спутник, похожий на наш. Чтобы понять, что могло с ним случиться, команда построила модель с нуля, опираясь на фундаментальную физику. Модель проверили, воспроизведя эволюцию системы Земля — Луна.

Как работала модель

Учёные смоделировали гравитационное взаимодействие между Венерой, гипотетической Луной и Солнцем на протяжении миллиардов лет. Это та же физика, которая управляет нашей Луной: она медленно удаляется от Земли. Расчёты проводили для широкого диапазона начальных скоростей вращения Венеры и масс спутника, используя два независимых математических описания приливных эффектов. Так удалось избежать зависимости выводов от одного набора допущений.

В большинстве случаев спутник Венеры не уходил безопасно наружу, как земная Луна. Вместо этого он со временем разворачивался и начинал спирально приближаться к планете, пока та не разрывала его своей гравитацией.

Интересная деталь: более тяжёлая Луна разрушалась быстрее. Массивный спутник эффективнее «высасывал» вращение Венеры и тем самым ускорял собственную гибель.

Когда спутник мог выжить

Выживание оказалось возможным лишь в узком диапазоне условий. Венера должна была вращаться очень быстро в момент формирования спутника — сутки короче примерно 12 часов, — а сама Луна не должна была быть слишком массивной, примерно до массы нашей. Только в этом случае спутник мигрировал бы наружу и стабилизировался. Во всех остальных сценариях он был обречён.

«Итак, выжившая Луна должна была быть скромной по размеру и обращаться вокруг быстро вращающейся ранней Венеры. А эти условия, судя по всему, не соответствуют тому, какой мы представляем раннюю Венеру», — отметил Кейн.

Можно ли найти доказательства

Прямых следов события, произошедшего миллиарды лет назад, почти наверняка не осталось. Телескоп не сможет показать сам момент разрушения. Однако косвенные улики возможны. Если спутник был уничтожен и его обломки упали на Венеру, они могли оставить химический отпечаток в поверхности или атмосфере планеты. Будущие миссии, в частности зонд NASA DAVINCI, подробно измерят состав атмосферы и помогут проверить такие гипотезы.

Более точное знание о внутреннем строении Венеры также улучшит модели, потому что результаты расчётов зависят от свойств недр планеты, которые пока известны плохо.

Есть и более широкий тест. Модель предсказывает, что медленно вращающиеся планеты, похожие на Венеру, вокруг других звёзд в целом не должны иметь крупных спутников. Когда астрономы начнут систематически искать экзолуны, это предсказание можно будет проверить на реальных данных.

Что дальше

Кейн и коллеги не собираются останавливаться. Они планируют изучить возможные следы в составе и атмосфере Венеры, которые можно проверить уже сейчас, а также рассмотреть похожие сценарии для Меркурия и Марса. Кроме того, исследователи хотят применить модель к экзопланетам, где подобные столкновения со спутниками могли происходить.

Работа пока доступна в виде препринта на arXiv.