Афрологія

Афроло́гія — розділ планетології, що вивчає структуру і внутрішню будову Венери. Оскільки поверхня цієї планети повністю закрита хмарами і недоступна для спостережень в оптичному діапазоні, знання про геологічні структури на поверхні, уявлення про їхнє походження, еволюцію та відповідну підповерхневу будову кори базується на радарних знімках. На базі альтиметричних і апертурних вимірювань радянських АМС «Венера-15» і «Венера-16» 1984 року було отримано загальне уявлення про геоморфологію планети; найповніший обсяг даних про поверхню був отриманий з допомогою АМС NASA «Магеллан», яка працювала на орбіті з серпня 1990 року по вересень 1994 року і з допомогою свого радара картографувала 98 % поверхні Венери (22 % з них — у тривимірних знімках).

Поверхня Венери має ознаки минулого активного базальтового вулканізму з щитовими і композитними вулканами, що схожі на земні, але на формування яких впливали щільна масивна атмосфера та приповерхнева температура близько . У порівнянні з Місяцем, Марсом чи Меркурієм, на поверхні Венери практично немає невеликих ударних кратерів, що пояснюється захисною дією щільної товстої атмосфери. Середніх і великих кратерів також менше, ніж на Місяці та Меркурії, що пояснюється молодістю поверхні. Серед незвичних деталей рельєфу є такі: вінці — вінкоподібні екструзивні деталі поверхні; тессери — великі області з сильно деформованим та порізаним тріщинами ландшафтом; арахноїди — області, що зовні нагадують павутину. На поверхні також є застиглі потоки лави, ознаки атмосферної ерозії та сейсмічної активності.

Разом з тим, 15 березня 2023 року в науковому журналі Science вчені-планетологи зі США Роберт Р. Геррік (Robert R. Herrick) та Скот Хенслі (Scott Hensley) опублікували результати дослідження відповідно до якого вони вперше отримали прямі свідчення активного вулканізму на Венері. Порівнюючи архівні радарні дані місії «Магеллан», вони помітили вулканічні потоки від жерла вулкана площею 2,2 кілометра квадратних. Ствердження про те, що Венера й досі "жива", ґрунтується на змінах у жерлі біля одного з найбільших вулканів планети під назвою Маат Монс. Вчені знайшли прямі докази нещодавньої вулканічної активності та вважають, що такі виверження відбуваються щонайменше кілька разів на рік, чим відіграють важливу роль у формуванні молодої поверхні планети. Тепер вчені намагаються знайти інші активні вулкани, адже наразі досліджено лише 1,5 % планети по відзнятих матеріалах. Ймовірно більше інформації можна буде отримати після того, як наступні космічні місії до Венери на початку наступного десятиріччя, а саме DAVINCI, VERITAS та EnVision, передадуть інформаціюSurface changes observed on a Venusian volcano during the Magellan mission. 15 Mar 2023 На архівних фото Венери знайшли жерло активного вулкана. 16.03.2023.

Дослідження поверхні до АМС «Магеллан» Венера стала другим після Місяця небесним тілом, поверхня якого вивчалася з допомогою радарів із Землі. Перші спостереження виконувалися 1961 року в обсерваторії NASA . В ході кількох наступних нижніх сполучень Венера спостерігалася в Голдстоуні та в обсерваторії Аресібо, що до 1963 року дозволило отримати такі дані: виявити факт ретроградного обертання планети навколо власної осі та визначити його період, рівний ; виявити майже перпендикулярне положення осі обертання планети відносно площини її орбіти; виміряти точний радіус Венери (6052 км).

Радіус планети за радарними спостереженнями виявився приблизно на 70 км меншим, ніж за оптичними, що пояснюється наявністю у Венери хмарного покриву, прозорого для радіохвиль. Також ранні радіолокаційні спостереження вказували на те, що на поверхні Венери більше скельних порід і менше пилу, ніж на поверхні Місяця. Вже на перших радарних зображеннях були виявлені яскраві області, що отримали назву Альфа, Бета і Максвелл.

В період з 1970 по 1985 роки відбулося значне вдосконалення радіолокаційних методів, що дозволило отримувати зображення поверхні з роздільністю 1—2 км.

З початком ери космічних польотів Венера стала однією з цілей досліджень з допомогою спускних апаратів. Стартове вікно для польоту до планети повторюється через кожні 19 місяців і з 1962 року по 1985 рік протягом кожного з цих придатних для старту проміжків часу до планети запускалися дослідницькі автоматичні міжпланетні станції.

1962 року АМС «Марінер-2» пролетіла біля Венери, ставши першим апаратом, що відвідав іншу планету. 1965 року «Венера-3» стала першим апаратом, що досягнув іншої планети. 1967 року «Венера-4» стала першим апаратом, що передав дані про властивості атмосфери Венери. Того ж року «Марінер-5» виміряв магнітне поле планети. 1970 року «Венера-7» стала першим апаратом, що здійснив повністю вдалу посадку на поверхню. 1974 року «Марінер-10» здійснив проліт біля планети на своєму шляху до Меркурія, сфотографувавши в ультрафіолетовому діапазоні хмари, що дозволило виявити надзвичайно сильні вітри на великій висоті. 1975 року АМС «Венера-9» передала перші зображення з поверхні в оптичному діапазоні та виконала спостереження навколишніх скель в гамма-діапазоні. «Венера-10» того ж року повторила ці спостереження в іншому місці посадки. 1978 року «Піонер-Венера-1» вийшов на орбіту навколо планети і виконав альтиметричні та гравіметричні вимірювання, закартувавши поверхню від до Цього ж року «Піонер-Венера-2» уточнив дані про властивості атмосфери, зокрема виміряв співвідношення ізотопів аргон-36 і аргон-38 (один із посадкових модулів станції пропрацював на поверхні близько години). 1982 року «Венера-13» передала перші кольорові зображення з поверхні Венери (також було виконано рентгенівський аналіз зразків ґрунту), — посадковий модуль пропрацював на поверхні 127 хв). Того ж року посадковий модуль «Венери-14» виконав вимірювання сейсмоактивності та виявив ознаки її наявності.

1983 року АМС «Венера-15» і «Венера-16» отримали детальніші радарні зображення поверхні та з допомогою встановленого висотоміра виконали вимірювання значної частини північної півкулі планети. Ці станції були першими, що використовували для вивчення Венери радар із синтезованою апертурою та отримали зображення поверхні з роздільністю 1—2 км. Альтиметричні вимірювання, які були в чотири рази точнішими від даних з АМС «Піонер-Венера», забезпечили даними про текстуру та рельєф поверхні, які в той час було неможливо отримати з допомогою сканування з Землі. Обидва апарата розташовувалися на витягнутих полярних орбітах, записуючи вимірювання протягом 16 хв від полюса до 30-го градуса північної широти, решта часу на орбіті з періодом 24 години використовувалася для передачі отриманих 8 МБ даних на Землю. За час роботи апаратів (з 11 листопада 1983 по 10 липня 1984 року) власне обертання планети дозволило просканувати всю північну полярну область. Отримувані дані оброблялися в , що дозволило отримати загальні уявлення про геоморфологію планети. Багато деталей рельєфу, що раніше вважалися результатами зіткнень з астероїдами, були ідентифіковані як незвичні вулканічні структури. Одним із результатів роботи АМС «Венера-15» і «Венера-16» було відкриття нових деталей рельєфу, для назв яких були прийняті родові терміни «вінець» (кільцеві структури розміром від 150 до 600 км) і «тессера» (структури із хребтів та долин, що чергуються між собою, і на знімках нагадують паркет). Було відкрито кільцеві структури, оточені радіальними грядами. Вони були названі арахноїдами, оскільки нагадують на вигляд павука. Ознак наявності тектоніки плит виявлено не було. Пізніше це було підтверджено даними, зібраними АМС «Магеллан». Мала кількість ударних кратерів дозволила встановити, що сучасна поверхня планети була сформована порівняно недавно.

1985 року в рамках радянської програми «Вега» на поверхні планети передбачалася робота двох посадкових модулів АМС «Вега-1» і «Вега-2». Перший модуль не зміг виконати програму досліджень на поверхні через його ненавмисну передчасну активацію, а посадковий модуль АМС «Вега-2» пропрацював на поверхні 56 хв.

Програма досліджень АМС «Магеллан»

АМС була запущена з борту човника в рамках польоту Атлантіс STS-30 4 травня 1989 року і 10 серпня 1990 року вийшла на орбіту навколо Венери. Активна робота апарата біля планети тривала понад чотири роки, що дозволило, використовуючи апертурний радар на АМС, виконати три цикли програми спостереження більшої частини поверхні. Оскільки спостереження в ході кожного циклу виконувалися під різними кутами, для частини поверхні були отримані зображення в різних ракурсах, що дозволяє побудову для них тривимірних зображень (стереозображень).

Програма зйомок почалася 16 серпня 1990 року і закінчена 11 жовтня 1994 року. За добу АМС робила 7,3 обертів навколо планети, роблячи знімок шириною 17—28 км і довжиною 70 000 км, що дозволило до кінця роботи зняти 98 % поверхні планети, 22 % з них — у різних ракурсах.

Топографія Поверхня Венери має відносно невеликі перепади висот. За даними АМС «Піонер-Венера» було встановлено, що різниця висот між найвищою та найнижчою точкою планети становить близько 13 км, тоді як для Землі це значення становить близько 20 км. За даними, отриманими цими АМС, близько 51 % поверхні Венери розташовується в інтервалі висот ±500 м від середнього радіуса планети (6052 км). Лише 2 % поверхні відхиляється від цієї середньої величини більше ніж на 2 км. Висотомір АМС «Магеллан» підтвердив у цілому рівнинний характер поверхні, показав, що її 80 % не відхиляється більше ніж на кілометр від середнього радіуса планети. Найзначнішими височинами є плато Лакшмі з горами Максвелла висотою 11 км, висотою 7 км і Фреї також висотою 7 км. Незважаючи на відносно невеликий перепад висот, за даними альтиметрії виявлені великі нахилені рівнини. Так на південний захід від гір Максвелла нахил деяких ділянок досягає 45°. Нахил місцевості зареєстровано також в районі гір Дану і в області Феміди. Близько 75 % поверхні є скелями, не покритими осадовими породами.

Височини Височинами вважаються 10 % поверхні з висотами понад двох кілометрів над середньою відстанню від центра Венери. Найбільш значимі з них — землі Афродіти, Іштар і Лади, а також області Бета, і Феміди. Області Альфа, Белл і Ейстли є менш значимими групами височин.

Рівнини Рівнини займають близько 50 % поверхні та розташовуються на висотах 0—2 км відносно середнього радіуса планети.

Низовини Решта поверхні називається низовинами і переважно розташовується нижче висоти, прийнятої за нульову. Дані радара вказують на те, що вони, в межах сантиметрової точності, є рівною поверхнею і заповнені матеріалом, який винесений ерозійними процесами з височин.

Ударні кратери

Наземні спостереження з допомогою радарів дозволили визначити деякі топографічні характеристики, пов'язані з ударними кратерами. Спостереження орбітальних апаратів АМС «Венера-15» і «Венера-16» дозволили ідентифікувати 150 кратерів, а спостереження АМС «Магеллан» — 900.

У порівнянні з Меркурієм, Місяцем та схожими небесними тілами без атмосфери, на Венері дуже мало кратерів, що частково пояснюється захисною дією атмосфери. Кратерів діаметром менше 2 км на Венері немає, а діаметром до 30 км — відносно мало. Невеликі кратери мають неправильну форму і розташовані групами, що свідчить про руйнування небесних тіл, що падали у щільній атмосфері планети. Більших кратерів на Венері також менше, ніж на інших відносно великих тілах Сонячної системи. Великі кратери не мають слідів пізнішою вулканічної активності; це вказує на те, що подія, яка їх породила, відбулася після завершення фази активного вулканізму на планеті. Згідно з даними радарної зйомки, їхня поверхня не була згладжена ерозією і не була заповнена принесеними осадовими породами. Випадковий розподіл кратерів по поверхні — без областей з їх щільнішим розташуванням — є свідченням того, що поверхня всієї планети має однаковий вік.