В исследовании используются архивные данные НАСА, с помощью которых показано, что Венера может терять тепло из-за геологической активности в регионах, называемых коронами — примерно как во времена ранней тектонической активности на Земле.
Земля и Венера — каменистые планеты примерно одинакового размера и химического состава горных пород, поэтому они должны отдавать свое внутреннее тепло в космос примерно с одинаковой скоростью. Как Земля теряет тепло, хорошо известно, но механизм теплового потока Венеры остается загадкой. Авторы исследования, в котором используются данные тридцатилетней давности из миссии НАСА «Магеллан», по-новому взглянули на то, как Венера охлаждается, и обнаружили, что тонкие области самого верхнего слоя планеты могут дать ответ.
У нашей планеты есть горячее ядро, которое нагревает окружающую мантию, которая, в свою очередь, переносит это тепло к твердому внешнему каменистому слою Земли, или литосфере. Затем тепло уходит в космос, охлаждая верхнюю часть мантии. Эта мантийная конвекция управляет тектоническими процессами на поверхности, поддерживая движение лоскутного одеяла из подвижных плит. У Венеры нет тектонических плит, поэтому вопрос о том, как планета теряет тепло и какие процессы формируют ее поверхность, давно является серьезным вопросом планетологии.
В исследовании эта загадка рассматривается с использованием наблюдений космического корабля «Магеллан», сделанных в начале 1990-х годов, за квазикруглыми геологическими особенностями Венеры, называемыми коронами. Делая новые измерения корон, видимых на изображениях Magellan, исследователи пришли к выводу, что короны, как правило, располагаются там, где литосфера планеты наиболее тонкая и активная.
«Мы так долго были зациклены на идее, что литосфера Венеры является застойной и толстой, но наше представление сейчас меняется», — сказала Сюзанна Смрекар, старший научный сотрудник Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии, которая руководила опубликованным исследованием. в области геолого-геофизических исследований.
Точно так же, как тонкая простыня выделяет больше тепла тела, чем толстое одеяло, тонкая литосфера позволяет большему количеству тепла выходить из недр планеты через плавучие потоки расплавленной породы, поднимающиеся к внешнему слою. Как правило, там, где есть повышенный тепловой поток, под поверхностью наблюдается повышенная вулканическая активность. Таким образом, короны, вероятно, показывают места, где активная геология сегодня формирует поверхность Венеры.
Исследователи сосредоточились на 65 ранее не изученных коронах диаметром до нескольких сотен миль. Чтобы рассчитать толщину окружающей их литосферы, они измерили глубину траншей и гребней вокруг каждой короны. Они обнаружили, что хребты расположены ближе друг к другу в областях, где литосфера более гибкая или эластичная. Применив компьютерную модель того, как упругая литосфера изгибается, они определили, что в среднем литосфера вокруг каждой короны имеет толщину около 7 миль (11 километров) — намного тоньше, чем предполагают предыдущие исследования. Расчетный тепловой поток в этих регионах выше, чем в среднем по Земле, что позволяет предположить, что короны геологически активны.
«Хотя у Венеры нет тектоники земного типа, эти области тонкой литосферы, по-видимому, позволяют улетучиваться значительному количеству тепла, подобно областям, где на морском дне Земли образуются новые тектонические плиты», — сказал Смрекар.
Окно в прошлое Земли
Чтобы рассчитать возраст материала поверхности небесного тела, ученые-планетологи подсчитывают количество видимых ударных кратеров. Для тектонически активной планеты, такой как Земля, ударные кратеры стираются субдукцией континентальных плит и покрываются расплавленной породой из вулканов. Если на Венере нет тектонической активности и регулярного перемешивания земной геологии, она должна быть покрыта старыми кратерами. Но, подсчитав количество венерианских кратеров, ученые пришли к выводу, что поверхность относительно молода.
Недавние исследования показывают, что молодой вид поверхности Венеры, вероятно, связан с вулканической активностью, которая сегодня вызывает региональное обновление поверхности. Этот вывод подтверждается новым исследованием, указывающим на более высокий тепловой поток в областях короны — состояние, которое, возможно, напоминало литосферу Земли в прошлом.
«Интересно то, что Венера открывает окно в прошлое, помогая нам лучше понять, как могла выглядеть Земля более 2,5 миллиардов лет назад. Она находится в состоянии, которое, по прогнозам, произойдет до того, как планета сформирует тектонические плиты», — сказал Смрекар, который также является главным исследователем предстоящей миссии НАСА по изучению Венеры, радионауке, InSAR, топографии и спектроскопии (VERITAS) .
VERITAS продолжит с того места, на котором остановился Magellan, улучшая данные этой миссии, которые имеют низкое разрешение и большие погрешности. Намеченная на запуск в течение ближайшего десятилетия, миссия будет использовать современный радар с синтезированной апертурой для создания трехмерных глобальных карт и спектрометр ближнего инфракрасного диапазона, чтобы выяснить, из чего состоит поверхность. VERITAS также измерит гравитационное поле планеты, чтобы определить внутреннюю структуру Венеры. Вместе эти инструменты дополнят историю о прошлых и настоящих геологических процессах планеты.
