1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Астрономический вестник
  4. T. 57, № 5, 2023

Астрономический вестник, 2023, T. 57, № 5, стр. 403-414

Внутреннее строение Венеры на основе модели PREM

D.O. Amorim a, *, Т. В. Гудкова b, **

a Московский физико-технический университет
Москва, Россия

b Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
Москва, Россия

* E-mail: amorim.dargilan@gmail.com
** E-mail: gudkova@ifz.ru

Поступила в редакцию 15.02.2023
После доработки 27.02.2023
Принята к публикации 06.03.2023

Аннотация

Построены модели внутреннего строения Венеры с широким диапазоном толщины коры (30–70 км) и радиуса ядра (2800–3500 км). Анализ полученных значений давления в центре планеты позволяет заключить, что наличие твердого внутреннего ядра маловероятно, если состав и температурный профиль Венеры соответствуют земному. Для учета неупругости недр Венеры при расчете приливных чисел Лява и угла запаздывания приливного горба применена реология Андраде. Сравнение экспериментальных значений числа Лява k2 с модельными дает радиус ядра Венеры в диапазоне 3100–3500 км. Показано, что для определения характерной вязкости мантии Венеры ключевым фактором служит определение угла запаздывания приливного горба: значения 0.9° соответствуют низкой вязкости и высокой температуре, а 0.4° – высокой вязкости и низкой температуре, поэтому планируемые измерения приливных параметров и момента инерции планеты в миссиях VERITAS и EnVision смогут наложить ограничения на распределение вязкости и температуры в недрах Венеры.

Ключевые слова: Венера, модели внутреннего строения, вязкоупругость, приливные числа Лява, реология Андраде, угол запаздывания приливного горба

Список литературы

  1. Гудкова Т.В., Жарков В.Н. Модели внутреннего строения землеподобной Венеры // Астрон. вестн. 2020. Т. 54. № 1. С. 24–32. (Gudkova T.V., Zharkov V.N. Models of the internal structure of the Earth-like Venus // Sol. Syst. Res. 2020. V. 54. № 1. P. 20–27.)

  2. Жарков В.Н. Физика земныхнедр. М.: ОООНаукаиобразование, 2012. 386 с.

  3. Жарков В.Н. Внутреннее строение Земли и планет. Элементарное введение в планетную и спутниковую геофизику. М.: ООО Наука и образование, 2013. 414 с.

  4. Жарков В.Н., Трубицын В.П. Физика планетных недр. М.: Наука, 1980. 448 с.

  5. Жарков В.Н., Засурский И.Я. Физическая модель Венеры // Астрон. вестн. 1982. Т. 16. С. 18–28. (Zharkov V.N., Zasurskii I.Ya. Aphysicalmodel of Venus // Sol. Syst. Res. 1982. V. 16. P. 14–22.)

  6. Жарков В.Н., Гудкова Т.В. О параметрах землеподобной модели Венеры // Астрон. вестн. 2019. Т. 53. № 1. С. 3–6. (Zharkov V.N., Gudkova T.V. On parameters of the Earth-like model of Venus // Sol. Syst. Res. 2019. V. 53. P. 1–4.)

  7. Козловская С.В. Внутреннее строение Венеры и содержание железа в планетах земной группы // Астрон. вестн. 1982. Т. 16. № 1. С. 3–17. (Kozlovskaya S.V. The internal structure of Venus and the iron content in theterrestrialplanets // Sol. Syst. Res.1982.V. 16. № 1. P. 1–14.)

  8. Молоденский М.С. Гравитационное поле, фигура и внутреннее строение Земли. М.: Наука, 2001. 569 с.

  9. Aitta A. Venus’ internal structure, temperature and core composition // Icarus. 2012. V. 218. P. 967–974.

  10. Alterman Z., Jarosch H., Pekeris C.L. Oscillations of the Earth // Proc. Roy. Soc. London. Ser. A: Math. and Phys. Sci. 1959. V. 252. № 1268. P. 80–95.

  11. Armann M., Tackley P. Simulating the thermochemical magmatic and tectonic evolution of Venus’ mantle and lithosphere: Two-dimensional models // J. Geophys. Res.: Planets. 2012. V. 117. id. E12003. https://doi.org/10.1029/2012IE004231.

  12. Bagheri A., Efroimsky M., Castillo-Rogez J., Goossens S., Plesa A.-C., Rambaux N., Walterová M., Khan A., Giardini D. Tidal insights into rocky and icy bodies: An introduction and overview // Adv. Geophys. 2022. V. 63. P. 231–320.

  13. Bierson C.J., Nimmo F. A test for Io’s magma ocean: Modeling, tidal dissipation with a partially molten mantle // J. Geophys. Res.: Planets. 2016. V. 121. № 11. P. 2211–2224.

  14. Bills B.G., Currey D.R., Marshall G.A. Viscosity estimates for the crust and upper mantle from patterns of lacustrine shore line deformation in the eastern great basin // J. Geophys. Res.: Solid Earth. 1994. V. 99. № B11. P. 22059–22086.

  15. Cascioli G., Hensley S., De Marchi F., Breuer D., Durante D., Racioppa P., IessL., Mazarico E., Smrekar S.E. The determination of the rotational state and interior structure of Venus with VERITAS // Planet. Sci. J. 2021. V. 2. P. 220–231.

  16. Castillo-Rogez J.C., Efroimsky M., Lainey V. The tidal history of Japetus: Spin dynamics in the light of a refined dissipation model // J. Geophys. Res: Planets. 2011. V. 116. id. E9.

  17. Čížková H., van den Berg A.P., Spakman W., Matyska C. The viscosity of Earth’s lower mantle inferred sinking speed of subducted lithosphere // Phys. Earth and Planet. Inter. 2012. V. 200. P. 56–62.

  18. Dumoulin C., Tobie G., Verhoeven O., Rambaux N. Tidal constraints on the interiorof Venus // J. Geophys. Res.: Planets. 2017. V. 122. № 6. P. 1338–1352.

  19. Dziewonski A.M., Hales A.L., Lapwond E.R. Parametrically simple Earth models consistent with geophysical data // Phys. Earthand Planet. Inter. 1975. V. 10. P. 12–48.

  20. Dziewonski A.M., Anderson D.L. Preliminary reference earth model // Phys. Earth and Planet. Inter. 1981. V. 25. № 4. P. 297–356.

  21. Gribb T.T., Cooper R.F. Low-frequency shear attenuation in polycrystalline olivine: Grain boundary diffusion and the physical significance of the Andrade model for viscoelastic rheology // J. Geophys. Res.: Solid Earth. 1998. V. 103. № B11. P. 27267–27279.

  22. Harig C., Zhong S., Simons F.J. Constraints on upper mantle viscosity from the flow-induced pressure gradient across the Australian continental keel // Geochem., Geophys., Geosyst. 2010. V. 11. id. Q06004. https://doi.org/10.1029/2010GC00303

  23. Jackson I. Properties of rock and minerals-physical origins of anelasticity and attenuation in rock // Treatise on Geophysics (Second Edition). Amsterdam: Elsevier, 2015. V. 2. P. 539–571.

  24. Jackson I., Faul U.H. Grainsize-sensitive viscoelastic relaxation in olivine: Towards a robust laboratory-basedmodel for seismological applications // Phys. Earth andPlanet Inter. 2010. V. 183. P. 151–164.

  25. Jiménez-Díaz A., Ruiz J., Kirby J.F., Romeo I., Tejero R., Capote R. Lithopsheric structure of Venus from gravity and topography // Icarus. 2015. V. 260. P. 215–231.

  26. Konopliv A.S., Yoder C.F. Venusian k2 tidal love number from Magellan and PRO tracking data // Geophys. Res. Lett. 1996. V. 23. № 14. P.1857–1860.

  27. Love A.E.H. The yielding of the Earth to disturbing forces // Proc. Roy. Soc. London. Ser. A. Containing Papers of a Mathematical and Physical Character. 1909. V. 82. № 551. P. 73–88.

  28. Margot J.-L., Campbell D.B., Giorgini J.D., Jao J. S., Snedeker L.G., Ghigo F.D., Bonsall A. Spin state and moment of inertia of Venus // Nature Astronomy. 2021. V. 5. № 7. P.676–683.

  29. Michel A., Boy J.P. Viscoelastic love numbers and long-period geophysical effects // Geophys. J. Intern. 2022. V. 228.№ 2. P. 1191–1212.

  30. Mocquet A., Rosenblatt P., Dehant V., Verhoeven O. The deep interior of Venus, Mars, and the Earth: A brief review and the need for planetary surface-based Measurements // Planet. and Space Sci. 2011. V. 59. P. 1048–1061.

  31. O’Rourke J.G., Korenaga J. Thermal evolution of Venus with argon degassing // Icarus. 2015. V. 260. P. 128–140.

  32. O’Rourke J.G., Wilson C. F., Borrelli M.E., Byrne P.K., Dumoulin C., Ghail R., Gulcher A.J.P., Jacobson S.A., Korablev O., Spohn T., Way M.J., Weller M., Westall F. Venus, the Planet: Introduction to the evolution of Earth’s sister planet // Space Sci. Rev. 2023. V. 219. id. 10.

  33. Peltier W.R. The impulse response of a Maxwell Earth // Rev. Geophys. 1974. V. 12. № 4. P.649–669.

  34. Renaud J.P., Henning W.G. Increased tidal dissipation using advanced rheological models: implications for Io and tidally active exoplanets // Astrophys. J. 2018. V. 857. № 2. id.98.

  35. Rosenblatt P., Dumoulin C., Marty J.-C., Genova A. Determination of Venus’ interior structure with EnVision // Remote Sens. 2021. V. 13. id. 1624.

  36. Shah O., Helled R., Alibert Y., Mezger K. Possible chemical composition and interior structure models of Venus inferred from numerical modeling // Astrophys. J. 2022. V. 926. id. 217 (20 p.)

  37. Steinberger B., Werner S., Torsvik T. Deep versus shallow origin of gravity anomalies, topography and volcanism on Earth, Venus and Mars // Icarus. 2010. V. 207. P. 564–577.

  38. Xiao C., Li F., Yan J.-G., Hao W.-F., Harada Y., Ye M., Barriot J.-P. Inversion of Venus internal structure based on geodetic data // Res. Astron. and Astrophys. 2020. V. 20. № 8. id. 127 (15 p.)

  39. Yang A., Huang J., Wei D. Separation of dynamic and isostatic components of the Venusian gravity and topography and determination of the crustal thickness of Venus // Planet. and Space. Sci. 2016. V. 129. P. 24–31.

  40. Yaolin S.H.I., Jianling C.A.O. Lithosphere effective viscosity of continental China // Earth Sci. Frontiers. 2008. V. 15. № 3. P.82–95.

  41. Yoder C. Venus’s free obliquity // Icarus.1995. V. 117. P. 250–286.

  42. Zharkov V.N., Kozlovskaya S.V., Zasurskii I.Ya. Interior structure and comparative analysis of theterrestrial planets // Adv. Space. Res. 1981. V. 1. P. 117–129.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Астрономический вестник

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал