Спутники Венеры и Меркурия: куда они пропали и сколько их было

Кроме Венеры и Меркурия, спутники есть у всех планет. Куда же делись спутники Венеры и Меркурия, насколько они были велики и сколько их было.

На 4 планеты земной группы — Меркурий, Венеру, Землю и Марс в Солнечной системе на текущий момент имеется всего три спутника. Это, довольно крупная Луна, с массой составляющей примерно 1/80 от массы Земли, а также совсем крошечные Фобос и Деймос с общей массой составляющей 2 х 10^-8 от массы Марса.

Марс, в свою очередь, и сам сравнительно не велик и его масса примерно в  10 раз меньше земной. Меркурий меньше чем Марс в 2 раза и у него совсем нет спутников…

Сколько спутников у Венеры?

Так, а сколько же спутников у сравнительно крупной Венеры? И вот тут наступает первое удивительное открытие: у Венеры вообще нет естественных спутников. Однако вполне возможно, что они были в недавнем прошлом планеты.

Возможно, самым большим доказательством того, что у Венеры когда-то был естественный спутник, служит ее нынешнее вращение. Если смотреть на Солнечную систему “сверху”, то окажется, что все планеты в Солнечной системе вращаются против часовой стрелки. Но вращение Венеры происходит очень медленно и в обратном направлении – то есть, Венера, единственная планета, вращающаяся по часовой стрелки, прчием так медленно, что она успевает обогнуть круг вокруг Солнца быстрее, чем обернутся вокруг оси, одним словом – день тут длится дольше года.

Это медленное и “нестандартное” вращение можно было бы легко объяснить, если представить, что Венера пережила в недалеком прошлом катастрофу планетарного масштаба, по типу того, что породило нашу Луну. С той только разницей, что наша Луна сформировалась на достаточном удалении от планеты, а гипотетическая “луна” Венеры образовалась гораздо ближе к ней , была притянута гравитацией Венера, и попросту врезалась в эту планету, спустя некоторое время.

К сожалению, эта драматическая (или апокалиптическая) история – одна из тех, что никогда не найдет не подтверждения, не опровержения. Все дело в том, что поверхность Венеры сравнительно молода, её возраст не превышает 300-500 миллионов лет. Соответственно, любые “древние” свидетельства падения на Венеру крупных астероидов или тем более лун, давно уже похоронены в толще вулканических потоков.

Впрочем, мы ведь можем смоделировать эти события!

Планеты земной группы по порядку следования: Меркурий, Венера, Земля и Марс. На 4 планеты приходится всего 3 спутника.

Куда пропали спутники Венеры и Меркурия

Согласитесь, все это звучит как условие школьной задачи? Что-то по типу: “вычислите по приведенным данным теоретический размер гипотетического спутника Венеры” или “сколько спутников может быть у Меркурия”. В некотором роде так оно и есть, однако стоящая перед нами задача явно выходит за рамки школьной. И хотя, на первый взгляд, будто бы невозможно придумать единую теорию, которая объяснила бы столь большой разнобой в современных отношениях массы спутников к массе планет или какую-то зависимость числа спутников от этой массы, решение у подобной задачи все же есть.

Первое, что важно понять – Солнечная система сейчас и Солнечная система 3 миллиарда лет назад, это не совсем одно и тоже.

Сейчас у Венеры спутников нет, но возможно они были раньше? Чтобы узнать это, мы можем попытаться смоделировать условия формирования планет, а также проследить их дальнейшую судьбу с помощью вычислений. То есть от нас требуется учесть эволюцию спутниковых систем у планет земной группы и восстановить ту картину, которая получилась вскоре после образования планет.

Основных факторов эволюции спутниковых систем у Меркурия, Марса и Венеры (Землю пока опустим) было, по-видимому, всего два:

• Приливное трение в системах спутников Меркурия и Венеры.
• Разрушающая роль внешних ударов — в системе спутников Марса.

Что особенно бросается в глаза, если сравнивать особенности движения 4-х землеподобных планет в наше время? Конечно скорость их вращения вокруг собственной оси. Сравним её от большего к меньшему.

• Скорость вращения Земли (по экватору): 1674,4 км/ч
• Скорость вращения Марса: 868,22 км/ч
• Скорость вращения Меркурия: 10,89 км/ч
• Скорость вращения Венеры: 6,52 км/ч

Легко заметить разницу! Меркурий и Венера по сравнению с Землей и Марсом (впрочем и другими планетами) вращаются буквально еле-еле. Если удельный вращательный момент всех прочих планет можно относительно точно “уложить” на воображаемую прямую в зависимости от их массы, то Меркурий и Венера очень явно будут выбиваться из этого общего правила.

Зависимость вращательного момента планет от их массы. Меркурий и Венера явно не желают подчинятся общему правилу!

Почему исчезли спутники Меркурия и Венеры

Близость этих планет к Солнцу, а также синхронизация частоты вращения Меркурия с угловой частотой его движения вблизи перигелия, где приливное трение особенно сильно, несомненно, свидетельствует о ведущей роли именно приливного трения в замедлении вращения этих планет.

И, скорее всего эффекту “торможения об Солнце” обе планеты стали подвергаться с самого начала существования Солнечной системы (по крайней мере Меркурий).

А что произойдет со спутником планеты, которая со временем начинает вращаться все медленнее и медленнее? К счастью, этот вопрос поддается расчету.

Рассмотрим только прямые спутники (вращающиеся по направлению вращения планеты), т.к. для спутников с обратным направлением обращения очевиден эффект выпадения на планету при любой угловой скорости ее вращения (с условием большого рассеивания приливной энергии в недрах планеты).

Меркурий вращается сейчас в прямом направлении с периодом 58,663 + 0,021 суток, Венера — в обратном направлении с периодом 243,09 + 0,18 суток.

У обеих планет гипотетические прямые спутники на круговых орбитах внутри всей сферы действия должны обращаться быстрее, чем вращается поверхность планеты. В этом случае на планете наблюдается не запаздывание, а опережение приливного горба по отношению к кульминации спутника. Спутник тормозится, теряет энергию движения и его орбита стягивается к планете во все ускоряющемся темпе.

Конечным итогом может быть лишь разрушение внутри предела Роша и падение спутника на планету.

Время “стягивания” орбиты спутника (j = a/R) до поверхности планеты тем меньше, чем больше масса спутника и чем ближе он был расположен к планете при образовании.

Критические соотношения масса-радиус для орбит Меркурия (1) и Венеры (2). Цифры на графике – размер спутников Венеры и Меркурия в километрах

Смысл изображения выше в том, что все спутники, для которых массы и расстояния оказываются левее и выше прямых 1 и 2, должны успеть упасть на свои планеты за промежуток равный не более половины времени существования Солнечной системы на данный момент.

Мы видим, что с расстояния около 40 радиусов планет могли упасть на планеты спутники с радиусами не менее 1000 км у Венеры и 500 км у Меркурия. Более мелкие спутники могли выпасть соответственно лишь с более близких орбит.

40 радиусов – много это или мало? Луна от Земли отстоит на 60 земных радиусов, но эти 60 радиусов (~384 тыс. км) это нынешнее расстояние, которое хоть и медленно, но неуклонно увеличивается. В момент же образования Луны, она вряд ли вращалась далее 60 тыс. км от Земли, т.е. тогда от нашей планеты её отделяло лишь 10 радиусов.

Современное медленное вращение Венеры в обратную сторону как раз и может быть связано с падением на ее поверхность небольшого “обратного” спутника. Продолжив расчеты на основе пары Земля-Луна (к сожалению, других данных у нас просто нет) мы могли бы рассчитать вполне реальную возможность существования у Венеры и Меркурия в прошлом собственных спутников с радиусом соответственно 250 и 1500 км и с орбитами, отстоящими на 8 и 14 радиусов планет.

Такие спутники уже должны были исчезнуть, упав на свои планеты.

По всему выходит так, что спутник у Венеры должен быть, причем вполне возможно, что не уступающий размером Луне. Вот только куда он подевался?

Другие версии относительно того, куда делись спутники Меркурия и Венеры

Самой экстравагантной версией относительно природы спутников Венеры, служит и такая: Спутник у Венеры был, причем он есть и сейчас, только вот… он уже перестал быть спутником, а стал самостоятельной планетой. Ну да, это про Меркурий.

На самом деле, ничего невозможного тут нет. Во-первых Меркурий довольно мал для планеты, его радиус: 2439 км, против 1738 км у нашей Луны, во-вторых само место его расположения около Солнца выглядит довольно странно с точки зрения классической теории появления Солнечной системы. В третьих – значительный нагрев Венеры, температура на поверхности которой достигает почти 400 градусов, тоже не так просто объяснить, а вот если бы в прошлом Венера имела крупный спутник, который своим приливным взаимодействием разогревал недра планеты, все стало бы понятнее и проще.

Однако пока этой гипотезе никаких подтверждений не нашлось. Впрочем, найти их проблематично вообще, учитывая расстояния и в высшей степени экстремальные условия на поверхности обоих планет.

Впрочем, не стоит грустить! С некоторой натяжкой, к спутникам, а точнее к квазиспутникам Венеры можно отнести астероид 2002 VE68, обращающийся вокруг Солнца таким образом, что между ним и Венерой существует орбитальный резонанс, в результате которого на протяжении многих периодов обращения он остаётся вблизи планеты.

Если у Меркурия и был когда-то спутник, он давно уже упал на поверхность этой планеты или… улетел

Что касается Меркурия, то эта планета даже если и обладала раньше каким-то собственным естественным спутником, то обладание это явно не длилось продолжительное время. Дело в том, что у Меркурия самые маленькие значения полуоси и отношения массы планеты к Солнцу, что даёт совсем небольшой набор устойчивых орбит на  которых мог бы оказаться гипотетический спутник.

Радиус сферы Хилла у Меркурия в 7 раз меньше земного и потому те спутники, которые гипотетически могли у него быть в прошлом, давным-давно должны были или упасть на его поверхность или “улететь” на околосолнечную орбиту.

Источник: для сайта starcatalog.ru по сведениям полученным из открытых источников сети интернет, расчеты приведены по книге Рускол Е.Л., «Происхождение Луны», 1975