Венера: танцующая планета. Как атмосфера и недра заставляют её «качаться»

Если раскрутить шар для боулинга, то отверстия для пальцев окажутся рядом с осью вращения, поскольку такое расположение массы (максимально удалённое от оси) минимизирует энергию системы. Этот же физический принцип работает и для планет: если на поверхности существует крупная горная область, со временем она «мигрирует» к экватору. Говоря научным языком, ось вращения планеты стремится совпасть с осью её максимального момента инерции.

И наоборот, планета, близкая к идеальной сфере, оказывается довольно неустойчивой. Её твёрдая поверхность может смещаться относительно оси вращения — это явление известно как «истинное полярное блуждание» (True Polar Wander, TPW). Из-за своего чрезвычайно медленного вращения (сутки на Венере длиннее года) Венера обладает почти идеальной сферической формой, что делает её особенно подверженной TPW. Смещение может быть вызвано, например, мантийной конвекцией — медленными, но мощными течениями в горячих недрах планеты, которые меняются со временем. Более того, оси максимального момента инерции и вращения Венеры в настоящее время не совпадают, их смещение составляет около 0,5 градуса.

В новой работе Паточка и его коллеги (2025) проанализировали влияние конвекции в мантии на это осевое смещение и потенциал для TPW на Венере. Их расчёты показывают, что скорость истинного полярного блуждания, вызванного конвекцией, согласуется с данными, полученными из геологических моделей. Однако возникающее в результате осевое смещение оказывается значительно меньше наблюдаемого.

Учёные приходят к выводу, что, вероятно, именно атмосферные воздействия ответственны за наблюдаемый дисбаланс. Мощная, плотная атмосфера Венеры, вращающаяся гораздо быстрее самой планеты (явление суперротации), создаёт значительные крутящие моменты. Эти же атмосферные силы, по всей видимости, являются причиной зафиксированных с Земли небольших, но заметных вариаций скорости вращения Венеры.

На пороге открытий: миссии к утренней звезде

Это открытие приобретает особую актуальность в свете подготовки трёх новых космических миссий к Венере: VERITAS (NASA), EnVision (ESA) и «Венера-Д» (Роскосмос/РАН). Прямые измерения эффектов, предсказанных исследователями, — задача не из лёгких, однако взаимодействие между динамикой сверхплотной атмосферы и вращением самой планеты несомненно станет важной частью их научных программ.

Аппаратам предстоит с беспрецедентной точностью картировать гравитационное поле, рельеф и тепловые потоки Венеры. Это позволит не только проверить гипотезу об атмосферном крутящем моменте, но и заглянуть вглубь её истории. Учёные надеются найти следы масштабных событий TPW в прошлом, которые могли кардинально изменить климат планеты, перераспределив океаны (если они были) и извергнув огромные объёмы вулканических газов. Таким образом, изучение «качаний» Венеры — это ключ к пониманию её загадочной эволюции от потенциально обитаемого мира до адского пекла, которым она является сегодня.