science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Dikke lithosfeer zaait twijfel over platentektoniek in het geologisch recente verleden van Venus

Mede krater, het grootste inslagbekken op Venus, wordt omringd door twee rotsachtige ringen, die waardevolle informatie verschaffen over de lithosfeer van de planeet. Krediet:NASA

Ergens tussen 300 miljoen en 1 miljard jaar geleden, een groot kosmisch object sloeg in op de planeet Venus, een krater achterlatend met een diameter van meer dan 170 mijl. Een team van onderzoekers van de Brown University heeft dat oude inslaglitteken gebruikt om de mogelijkheid te onderzoeken dat Venus ooit aardachtige platentektoniek had.

Voor een studie gepubliceerd in Natuurastronomie , gebruikten de onderzoekers computermodellen om de impact na te bootsen die de Mead-krater uitsneed, Het grootste inslagbekken van Venus. Mead is omgeven door twee klifachtige breuken - rotsachtige rimpelingen die in de tijd zijn bevroren na de bekkenvormende impact. De modellen toonden aan dat om die ringen te laten zijn waar ze zich bevinden ten opzichte van de centrale krater, De lithosfeer van Venus - zijn rotsachtige buitenste schil - moet behoorlijk dik zijn geweest, veel dikker dan die van de aarde. Die bevinding suggereert dat een tektonisch regime zoals dat van de aarde, waar continentale platen als vlotten op een langzaam kolkende mantel drijven, gebeurde waarschijnlijk niet op Venus ten tijde van de Mead-inslag.

"Dit vertelt ons dat Venus waarschijnlijk had wat we een stilstaand deksel zouden noemen op het moment van de impact, " zei Evan Bjonnes, een afgestudeerde student aan Brown en hoofdauteur van de studie. "In tegenstelling tot de aarde, die een actief deksel heeft met bewegende platen, Venus lijkt minstens zo ver terug als deze inslag een planeet met één plaat te zijn geweest."

Bjonnes zegt dat de bevindingen een tegenwicht bieden aan recent onderzoek dat suggereert dat platentektoniek een mogelijkheid was in het relatief recente verleden van Venus. Op aarde, bewijs van platentektoniek is over de hele wereld te vinden. Er zijn enorme kloven die subductiezones worden genoemd, waar delen van aardkorst de ondergrond in worden gedreven. In de tussentijd, nieuwe korst wordt gevormd op mid-oceanische ruggen, kronkelige bergketens waar lava van diep in de aarde naar de oppervlakte stroomt en uithardt tot rots. Gegevens van orbitale ruimtevaartuigen hebben kloven en richels op Venus onthuld die een beetje op tektonische kenmerken lijken. Maar Venus is gehuld in zijn dikke atmosfeer, waardoor het moeilijk is om definitieve interpretaties van fijne oppervlaktekenmerken te maken.

Deze nieuwe studie is een andere manier om de vraag te benaderen, met behulp van de Mead-impact om de kenmerken van de lithosfeer te onderzoeken. Mede is een bassin met meerdere ringen, vergelijkbaar met het enorme Orientale-bassin op de maan. Brandon Johnson, een voormalige Brown-professor die nu aan de Purdue University werkt, publiceerde in 2016 een gedetailleerde studie van de ringen van Orientale. Dat werk toonde aan dat de uiteindelijke positie van de ringen sterk verband houdt met de thermische gradiënt van de korst - de snelheid waarmee de temperatuur van het gesteente toeneemt met de diepte. De thermische gradiënt beïnvloedt de manier waarop de rotsen vervormen en uiteenvallen na een impact, wat weer helpt om te bepalen waar de bassinringen terecht komen.

Bjonnes paste de techniek van Johnson aan, die ook co-auteur is van dit nieuwe onderzoek, om Mead te bestuderen. Het werk toonde aan dat als de ringen van Mead zijn waar ze zijn, De korst van Venus moet een relatief lage thermische gradiënt hebben gehad. Die lage gradiënt - wat een relatief geleidelijke temperatuurstijging met de diepte betekent - suggereert een vrij dikke Venusiaanse lithosfeer.

"Je kunt het zien als een meer dat in de winter bevriest, "Zei Bjonnes. "Het water aan de oppervlakte bereikt het eerst het vriespunt, terwijl het water op diepte iets warmer is. Als dat diepere water afkoelt tot vergelijkbare temperaturen als het oppervlak, je krijgt een dikkere ijskap."

De berekeningen suggereren dat de helling veel lager is, en de lithosfeer veel dikker, dan wat je zou verwachten van een planeet met een actief deksel. Dat zou betekenen dat Venus al een miljard jaar geleden geen platentektoniek heeft gehad, het vroegste punt waarop wetenschappers denken dat de Mead-impact plaatsvond.

Alexander Evans, een assistent-professor bij Brown en co-auteur van de studie, zei dat een overtuigend aspect van de bevindingen van Mead hun consistentie is met andere functies op Venus. Verschillende andere geringde kraters waar de onderzoekers naar keken, leken in verhouding op Mead, en de schattingen van de thermische gradiënt komen overeen met het thermische profiel dat nodig is om Maxwell Montes te ondersteunen, De hoogste berg van Venus.

"Ik denk dat de vondst de unieke plek die de aarde, en zijn systeem van mondiale platentektoniek, heeft onder onze planetaire buren, ' zei Evans.