Wenus jest bardzo podobna do Ziemi pod pewnymi cechami. Jednak te dwie planety mają również znaczące różnice ze względu na specyfikę powstawania i ewolucji każdej z nich, a naukowcy identyfikują coraz więcej takich cech. Rozważymy tutaj bardziej szczegółowo jedną z wyróżniających cech - szczególny charakter pola magnetycznego Wenus, ale najpierw zwrócimy się do ogólnej charakterystyki planety i kilku hipotez wpływających na kwestie jej ewolucji.
Wenus w układzie słonecznym
Wenus jest drugą najbliższą Słońcu planetą, sąsiadem Merkurego i Ziemi. W stosunku do naszej oprawy porusza się po prawie kołowej orbicie (mimośrodowość orbity Wenus jest mniejsza niż ziemskiej) w średniej odległości 108,2 mln km. Należy zauważyć, że mimośród jest wartością zmienną i w odległej przeszłości mogła być inna ze względu na oddziaływania grawitacyjne planety z innymi ciałami Układu Słonecznego.
Wenus nie ma naturalnych satelitów. Istnieją hipotezy, zgodnie z którymi planeta miała kiedyś dużego satelitę, który został następnie zniszczony przez działanie sił pływowych lubzgubiony.
Niektórzy naukowcy uważają, że Wenus doświadczyła zderzenia stycznego z Merkurym, co spowodowało wyrzucenie tego ostatniego na niższą orbitę. Wenus zmieniła charakter rotacji. Wiadomo, że planeta obraca się niezwykle wolno (podobnie jak Merkury, nawiasem mówiąc) - z okresem około 243 ziemskich dni. Ponadto kierunek jej rotacji jest przeciwny do innych planet. Można powiedzieć, że obraca się, jakby odwracał się do góry nogami.
Główne cechy fizyczne Wenus
Wraz z Marsem, Ziemią i Merkurym Wenus należy do planet ziemskich, to znaczy jest stosunkowo małym ciałem skalistym o przeważającym składzie krzemianowym. Jest podobny do Ziemi pod względem wielkości (średnica 94,9% Ziemi) i masy (81,5% Ziemi). Prędkość ucieczki na powierzchni planety wynosi 10,36 km/s (na Ziemi około 11,19 km/s).
Ze wszystkich ziemskich planet Wenus ma najgęstszą atmosferę. Ciśnienie na powierzchni przekracza 90 atmosfer, średnia temperatura wynosi około 470 °C.
Na pytanie, czy Wenus ma pole magnetyczne, odpowiedź jest następująca: planeta praktycznie nie ma własnego pola, ale ze względu na oddziaływanie wiatru słonecznego z atmosferą „fałszywe” pole indukowane powstaje.
Trochę o geologii Wenus
Ogromna większość powierzchni planety jest utworzona przez produkty wulkanizmu baz altowego i jest połączeniem pól lawy, stratowulkanów, wulkanów tarczowych i innych struktur wulkanicznych. Odkryto niewiele kraterów uderzeniowych ina podstawie liczenia ich liczby stwierdzono, że powierzchnia Wenus nie może być starsza niż pół miliarda lat. Na planecie nie ma śladów tektoniki płyt.
Na Ziemi tektonika płyt, wraz z procesami konwekcji w płaszczu, jest głównym mechanizmem wymiany ciepła, ale wymaga to odpowiedniej ilości wody. Należy pomyśleć, że na Wenus z powodu braku wody tektonika płyt albo wcześnie ustała, albo w ogóle nie miała miejsca. Tak więc planeta mogła pozbyć się nadmiaru wewnętrznego ciepła tylko poprzez globalne dostarczanie przegrzanej materii płaszcza na powierzchnię, prawdopodobnie z całkowitym zniszczeniem skorupy.
Takie wydarzenie mogło mieć miejsce około 500 milionów lat temu. Możliwe, że nie była to jedyna w historii Wenus.
Jądro i pole magnetyczne Wenus
Na Ziemi globalne pole geomagnetyczne jest generowane dzięki efektowi dynama stworzonego przez specjalną strukturę jądra. Zewnętrzna warstwa jądra jest stopiona i charakteryzuje się obecnością prądów konwekcyjnych, które wraz z szybkim obrotem Ziemi tworzą dość silne pole magnetyczne. Ponadto konwekcja przyczynia się do aktywnego przenoszenia ciepła z wewnętrznego rdzenia stałego, który zawiera wiele ciężkich, w tym radioaktywnych pierwiastków, będących głównym źródłem ogrzewania.
Najwyraźniej u sąsiada naszej planety cały ten mechanizm nie działa z powodu braku konwekcji w ciekłym jądrze zewnętrznym - dlatego Wenus nie ma pola magnetycznego.
Dlaczego Wenus i Ziemia są tak różne?
Przyczyny poważnych różnic strukturalnych między dwiema planetami o podobnych cechach fizycznych nie są jeszcze do końca jasne. Według jednego z niedawno skonstruowanych modeli, wewnętrzna struktura planet skalistych tworzy się warstwami wraz ze wzrostem masy, a sztywna stratyfikacja jądra zapobiega konwekcji. Na Ziemi wielowarstwowy rdzeń prawdopodobnie został zniszczony na początku swojej historii w wyniku zderzenia z dość dużym obiektem - Theia. Ponadto pojawienie się Księżyca jest uważane za wynik tego zderzenia. Wpływ pływowy dużego satelity na płaszcz i jądro Ziemi może również odgrywać znaczącą rolę w procesach konwekcyjnych.
Inna hipoteza sugeruje, że Wenus pierwotnie miała pole magnetyczne, ale planeta utraciła je w wyniku katastrofy tektonicznej lub serii katastrof wspomnianych powyżej. Ponadto, przy braku pola magnetycznego, wielu badaczy "obwinia" zbyt wolne obroty Wenus i małą precesję osi obrotu.
Cechy atmosfery Wenus
Wenus ma niezwykle gęstą atmosferę, składającą się głównie z dwutlenku węgla z niewielką domieszką azotu, dwutlenku siarki, argonu i kilku innych gazów. Taka atmosfera jest źródłem nieodwracalnego efektu cieplarnianego, uniemożliwiającego w jakikolwiek sposób ochłodzenie powierzchni planety. Być może za stan atmosfery „gwiazdy porannej” odpowiada także opisany powyżej „katastroficzny” reżim tektoniczny jej wnętrza.
Największa część bańki gazowejWenus jest zamknięta w dolnej warstwie - troposferze, rozciągającej się na wysokości około 50 km. Powyżej znajduje się tropopauza, a nad nią mezosfera. Górna granica chmur, składająca się z dwutlenku siarki i kropelek kwasu siarkowego, znajduje się na wysokości 60–70 km.
W górnych warstwach atmosfery gaz jest silnie zjonizowany przez słoneczne promieniowanie ultrafioletowe. Ta warstwa rozrzedzonej plazmy nazywana jest jonosferą. Na Wenus znajduje się na wysokości 120–250 km.
Indukowana magnetosfera
To oddziaływanie naładowanych cząstek wiatru słonecznego i plazmy górnej atmosfery określa, czy Wenus ma pole magnetyczne. Linie siły pola magnetycznego niesionego przez wiatr słoneczny zaginają się wokół jonosfery Wenus i tworzą strukturę zwaną magnetosferą indukowaną (indukowaną).
Ta struktura składa się z następujących elementów:
- Łuk fala uderzeniowa zlokalizowana na wysokości około jednej trzeciej promienia planety. W szczytowym okresie aktywności słonecznej region, w którym wiatr słoneczny styka się ze zjonizowaną warstwą atmosfery, znajduje się znacznie bliżej powierzchni Wenus.
- Warstwa magnetyczna.
- Magnetopauza to w rzeczywistości granica magnetosfery, położona na wysokości około 300 km.
- Ogon magnetosfery, gdzie rozciągnięte linie pola magnetycznego wiatru słonecznego prostują się. Długość magnetosferycznego warkocza Wenus wynosi od jednego do kilkudziesięciu promieni planety.
Ogon charakteryzuje się szczególną aktywnością - procesami ponownego połączenia magnetycznego, prowadzących do przyspieszenia naładowanych cząstek. W rejonach polarnych w wyniku ponownego połączenia mogą powstawać wiązki magnetyczne,podobny do ziemi. Na naszej planecie ponowne połączenie linii pola magnetycznego leży u podstaw zjawiska zorzy polarnej.
Oznacza to, że Wenus ma pole magnetyczne utworzone nie przez procesy wewnętrzne w trzewiach planety, ale przez wpływ Słońca na atmosferę. Pole to jest bardzo słabe - jego intensywność jest średnio tysiąc razy słabsza niż pola geomagnetycznego Ziemi, ale odgrywa pewną rolę w procesach zachodzących w górnych warstwach atmosfery.
Magnosfera i stabilność powłoki gazowej planety
Magnosfera osłania powierzchnię planety przed uderzeniem naładowanych energetycznie cząstek wiatru słonecznego. Uważa się, że obecność wystarczająco silnej magnetosfery umożliwiła powstanie i rozwój życia na Ziemi. Ponadto bariera magnetyczna w pewnym stopniu zapobiega wywiewaniu atmosfery przez wiatr słoneczny.
Ultrafiolet jonizujący przenika również do atmosfery, która nie jest opóźniana przez pole magnetyczne. Z jednej strony dzięki temu powstaje jonosfera i powstaje ekran magnetyczny. Jednak zjonizowane atomy mogą opuścić atmosferę, wchodząc w warkocz magnetyczny i przyspieszając tam. Zjawisko to nazywa się ucieczką jonów. Jeśli prędkość uzyskiwana przez jony przekracza prędkość ucieczki, planeta gwałtownie traci swoją otoczkę gazową. Takie zjawisko obserwuje się na Marsie, który charakteryzuje się słabą grawitacją i odpowiednio małą prędkością ucieczki.
Wenus, dzięki silniejszej grawitacji, skuteczniej utrzymuje jony swojej atmosfery, gdy tego potrzebująnabierz większej prędkości, aby opuścić planetę. Indukowane pole magnetyczne planety Wenus nie jest wystarczająco silne, aby znacząco przyspieszyć jony. Dlatego utrata atmosfery tutaj nie jest tak znacząca jak na Marsie, mimo że intensywność promieniowania ultrafioletowego jest znacznie wyższa ze względu na bliskość Słońca.
Zatem indukowane pole magnetyczne Wenus jest jednym z przykładów złożonej interakcji górnej warstwy atmosfery z różnymi rodzajami promieniowania słonecznego. Wraz z polem grawitacyjnym jest to czynnik stabilności gazowej powłoki planety.
