ЗЕМЛЕПОДОБНЫЕ МОДЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СТРОЕНИЯ ВЕНЕРЫ

Исследование внутреннего строения Венеры является важной задачей, так как условия в недрах этой планеты тесно связаны с её эволюцией, и её изучение может объяснить ряд особенностей Венеры. Например, известно, что у Венеры нет собственного магнитного поля, и это говорит о том, что её ядро должно заметно отличаться от земного ядра.
Единственные измеренные геофизические параметры Венеры – это момент инерции [1] и приливное число Лява k_2 [2]. Они пока измерены с невысокой точностью. С целью уточнения значений этих параметров и измерения других, разрабатываются миссии по исследованию Венеры: проект Роскосмоса – Венера-Д, проект Европейского космического агентства – EnVision и проект НАСА – VERITAS.
На основе модели Земли PREM [3] в данной работе построены десятки моделей внутреннего строения Венеры, отличающиеся радиусом и плотностью ядра, и плотностью мантии. Для всех моделей вычислен момент инерции. Сравнение модельных значений момента инерции с измеренным 0.337 ± 0.024 [1] позволяет заключить, что наиболее вероятны модели с радиусом ядра в интервале от 3000 до 3300 км.
При расчёте числа Лява k_2 неупругость в недрах учитывается с помощью реологии Андраде [4, 5]. Она зависит от частоты приливного воздействия χ и от вязкости среды η и задаёт закон преобразования упругого модуля сдвига μ в комплексную величину. Вязкость в недрах Венеры неизвестна, поэтому для неё построены пробные распределения вязкости на основе современных моделей Земли.
Реология Андраде также зависит от двух эмпирических параметров – α и ζ которые неизвестны для вещества мантии Венеры. Для “калибровки” реологического уравнения, мы вычислили приливные числа Лява k_2, h_2, l_2 и k_3, приливной сдвиг фазы ε и добротность Q Земли при α ϵ (0.05, 0.4), ζ ϵ (0.01, 100000) и при различных профилях вязкости (η), затем сравнили полученные значения с наблюдаемыми [6, 7]. Получено, что одновременно удовлетворить всем условиям по k_2, h_2, l_2, k_3 и ε возможно только при ζ > 10 и при α ~ 0.15. Это согласуется с результатами различных исследований частотной зависимости добротности Земли [8].
Для всех моделей Венеры вычислены числа Лява и ряд других геофизических величин. Сравнение модельных значений с измеренными позволяет заключить, что модели с маленьким ядром (радиус<3000 км) маловероятны. Измерение приливного сдвига фазы необходимо для уточнения вязкости в недрах Венеры, что в свою очередь поможет определить размер ядра с хорошей точностью.

Литература
[1] Margot, Jean-Luc, et al. "Spin state and moment of inertia of Venus." Nature Astronomy 5.7 (2021): 676-683.
[2] Konopliv, A. S., and C. F. Yoder. "Venusian k2 tidal Love number from Magellan and PVO tracking data." Geophysical research letters 23.14 (1996): 1857-1860.
[3] Dziewonski, Adam M., and Don L. Anderson. "Preliminary reference Earth model." Physics of the earth and planetary interiors 25.4 (1981): 297-356.
[4] Castillo‐Rogez, Julie C., Michael Efroimsky, and Valéry Lainey. "The tidal history of Iapetus: Spin dynamics in the light of a refined dissipation model." Journal of Geophysical Research: Planets 116.E9 (2011)
[5] Efroimsky, Michael. "Tidal dissipation compared to seismic dissipation: In small bodies, Earths, and super-Earths." The Astrophysical Journal 746.2 (2012): 150.
[6] Ray, Richard D., Richard J. Eanes, and Frank G. Lemoine. "Constraints on energy dissipation in the Earth's body tide from satellite tracking and altimetry." Geophysical Journal International 144.2 (2001): 471-480.
[7] Rutkowska, Milena, and Marcin Jagoda. "Estimation of the elastic Earth parameters using the SLR LAGEOS 1 and LAGEOS 2 data." Acta Geophysica 58 (2010): 705-716.
[8] Smith, Martin L., and F. A. Dahlen. "The period and Q of the Chandler wobble." Geophysical Journal International 64.1 (1981): 223-281.