Земля и Венера во многом похожи: обе планеты почти одного размера и массы, состоят преимущественно из каменистого вещества и имеют металлические ядра. Но сегодня это два совершенно разных мира. Земля обладает мощным глобальным магнитным полем, которое защищает ее от солнечного ветра, тогда как у Венеры такого поля практически нет. Почему две похожие планеты пришли к настолько разным результатам?

Одна из возможных ответов связана с событием, произошедшим на Земле на самых ранних этапах ее зарождения. Речь идет о гигантском столкновении с телом примерно марсианского размера, которое, согласно распространенной гипотезе, привело к образованию Луны. Исследователи предположили, что этот удар мог сделать для Земли еще кое-что: перемешать ее ядро и тем самым создать условия для работы планетарного «динамо», генерирующего магнитное поле.

Почему Венера осталась без магнитного поля

Магнитное поле планеты не возникает само по себе. Для его генерации необходимо движение проводящей жидкости внутри ядра. У Земли таким «двигателем» служит жидкое внешнее ядро, богатое железом. Движение вещества в нем создает электрические токи, а они, в свою очередь, поддерживают глобальное магнитное поле.

С Венерой ситуация сложнее. По ее плотности ученые предполагают, что планета, как и Земля, имеет богатое железом ядро, причем значительная его часть должна находиться в расплавленном состоянии. Поэтому отсутствие магнитного поля нельзя просто объяснить тем, что внутри Венеры нет жидкого металла.

Долгое время одной из возможных причин считалось чрезвычайно медленное вращение Венеры: один оборот вокруг своей оси занимает около 243 земных суток. Однако позднее внимание исследователей сместилось к другой проблеме — тому, насколько эффективно Венера отводит тепло из своих недр.

Чтобы жидкое ядро продолжало активно перемешиваться, тепло из него должно уходить наружу. На Земле этому процессу способствует тектоника плит: движение плит помогает переносить тепло из глубин планеты к поверхности.

У Венеры глобальной тектоники плит нет. Поэтому ее мантия может отводить тепло от ядра значительно менее эффективно. Если тепла из ядра выходит недостаточно, не возникает и необходимой конвекции — масштабного движения расплавленного металла. А без него планетарное динамо не работает.

Именно так могла выглядеть судьба Венеры: жидкое ядро есть, но его движение оказалось недостаточным для создания глобального магнитного поля.

Однако существует и другая возможность — проблема могла возникнуть еще раньше, на этапе формирования самой планеты.

«Луковица» внутри молодой планеты

Когда Земля и Венера только формировались, они росли за счет столкновений с огромным количеством более мелких тел. По мере накопления вещества тяжелые металлы, прежде всего железо, опускались к центру расплавленной планеты и формировали ядро.

Но ядро молодой планеты могло быть совсем не таким однородным, как сегодня принято представлять. Вместе с железом туда попадали другие элементы — в том числе кислород, кремний и сера. Они могли разделяться по плотности и химическому составу, формируя внутри ядра несколько устойчивых слоев.

Исследователи во главе с Сетом Джейкобсоном предположили, что в таком случае ядро могло приобрести своеобразную слоистую структуру — образно говоря, структуру «луковицы».Внутри каждого отдельного слоя вещество могло перемешиваться, но границы между слоями препятствовали полноценному перемешиванию всего ядра. В результате тепло передавалось бы наружу сравнительно медленно, а масштабной циркуляции расплавленного металла не возникало бы. А значит, не возникало бы и магнитного динамо.

Если эта модель верна, Венера могла изначально оказаться на пути к планете без глобального магнитного поля.

Тогда что произошло с Землей?

Здесь в историю возвращается Луна. Согласно гипотезе Джейкобсона и его коллег, Земля на позднем этапе своего формирования пережила колоссальное столкновение с телом примерно марсианского размера. Именно с этим событием связывают образование Луны.

Но для самой Земли последствия могли оказаться гораздо глубже, чем появление спутника. Удар был настолько мощным, что мог нарушить существовавшую в ядре слоистую структуру и перемешать разные вещества. Вместо нескольких относительно изолированных слоев сформировалось более однородное ядро.

После этого уже ничто не препятствовало масштабной конвекции. Расплавленное железо получило возможность активно перемещаться, тепло стало эффективнее передаваться из ядра в мантию, а дальнейший перенос тепла наружу обеспечивался уже геологическими процессами, включая тектонику плит. Так мог запуститься механизм, который сегодня поддерживает земное магнитное поле.