Гравитационное поле и топография Венеры: анализ данных

Доклад посвящен получению дополнительной информации о недрах Венеры в отсутствии сейсмических данных по данным гравитационного поля и топографии Венеры. Рельеф поверхности планеты отражает геологические процессы, происходившие в планете. Гравитационные аномалии отражают распределение масс на поверхности и в ее недрах. Совместный анализ гравитационного поля и топографии служит одним из методов наложения дополнительных ограничений на внутреннюю структуру планеты.
В работе использованы данные о топографии и гравитационном поле Венеры полученные с космического аппарата «Магеллан». Топография (модель SHTJV360u) представлена в виде коэффициентов разложения по полиномам Лежандра высот рельефа относительно центра масс до 360 степени и порядка группой (Rappaport et al., 1999). Гравитационное поле (модель SHGJ180u) представлено в виде коэффициентов разложения по полиномам Лежандра до 180 степени и порядка группой (Konopliv et al., 1999).
Данное исследование актуально в связи с планируемыми миссиями по исследованию Венеры: отправка станции со спускаемым модулем (одним из приборов будет сейсмометр), который должен проработать на поверхности планеты около двух месяцев в рамках совместного проекта Роскосмоса и НАСА «Венера-Д»; проект EnVision (Ghail и др., 2018) Европейского космического агентства, направленный на уточнение данных о гравитационном поле Венеры; миссия VERITAS (НАСА) для улучшения точности гравитационного поля Венеры до 3 мГал, и пространственным разрешением 145 км.
При рассмотрении структуры гравитационного поля встает вопрос о поверхности отсчета, от которой отсчитываются высоты рельефа и геоида, а также строятся аномалии гравитационного ускорения. При построении модели внутреннего строения мы берем за основу параметрическую модель Венеры (Жарков, Засурский, 1982) удовлетворяющую рассчитанным значениям массы и приливного числа Лява k2 и строим равновесную фигуру поверхности для такой планеты.
Используя разложение по сферическим функциям топографии и гравитационного поля, в работе рассчитаны: их порядковые дисперсии, величины среднего квадратичного значения дисперсии для одной элементарной гармоники порядка n, и получены степенные законы, наилучшим образом описывающие поведение обеих дисперсий, получены коэффициенты порядковой корреляции топографии и гравитационного поля Венеры и адмитанс: отношения высот ареоида и гравитационных аномалий к топографии.
Построены карты изолиний и проведен анализ высот геоида и отклонений силы тяжести от гидростатически равновесных значений для различных районов.
Карта гравитационных возмущений и геоид позволяют оценить, имеется ли корреляция между гравитационным полем и топографией, как было бы в случае слабой изостатической компенсации. Высоты геоида имеют тенденцию к увеличению значения в областях увеличения гравитационных возмущений (т.е. там, где имеется дополнительная нескомпенсированная масса). Как известно, на карте геоида Земли – континенты и основные горные массивы не видны, на карте геоида Венеры мы видим «континенты» (зоны поднятий). Можно сказать, что степень изостатической компенсации в Земле значительно выше, чем для это имеет место на Венере.