We kunnen veel leren over klimaatverandering van Venus, onze zusterplaneet. Venus heeft momenteel een oppervlaktetemperatuur van 450 ℃ (de temperatuur van de zelfreinigende cyclus van een oven) en een atmosfeer die wordt gedomineerd door koolstofdioxide (96 procent) met een dichtheid die 90 keer zo groot is als die van de aarde.

Venus is een heel vreemde plaats, totaal onbewoonbaar, behalve misschien in de wolken zo'n 60 kilometer hoger, waar de recente ontdekking van fosfine zou kunnen wijzen op drijvend microbieel leven. Maar de oppervlakte is totaal onherbergzaam.

Echter, Venus had waarschijnlijk ooit een aardachtig klimaat. Volgens recente klimaatmodellen voor een groot deel van zijn geschiedenis had Venus oppervlaktetemperaturen die vergelijkbaar waren met de huidige aarde. Het had waarschijnlijk ook oceanen, regenen, misschien sneeuw, misschien continenten en platentektoniek, en nog meer speculatief, misschien zelfs oppervlakkig leven.

Minder dan een miljard jaar geleden, het klimaat drastisch veranderd als gevolg van een op hol geslagen broeikaseffect. Er kan worden gespeculeerd dat een intensieve periode van vulkanisme genoeg koolstofdioxide in de atmosfeer pompte om deze grote klimaatverandering te veroorzaken die de oceanen verdampte en het einde van de watercyclus veroorzaakte.

Bewijs van verandering

Deze hypothese van de klimaatmodelleurs inspireerde Sara Khawja, een masterstudent in mijn groep (co-supervisie met geowetenschapper Claire Samson), om bewijs te zoeken in Venusiaanse rotsen voor deze voorgestelde klimaatverandering.

Sinds het begin van de jaren negentig is mijn onderzoeksteam van Carleton University - en meer recentelijk mijn Siberische team aan de Tomsk State University - hebben de geologische en tektonische geschiedenis van de opmerkelijke zusterplaneet van de aarde in kaart gebracht en geïnterpreteerd.

Sovjet Venera- en Vega-missies van de jaren zeventig en tachtig landden op Venus en namen foto's en evalueerden de samenstelling van de rotsen, voordat de landers faalden vanwege de hoge temperatuur en druk. Echter, ons meest uitgebreide beeld van het oppervlak van Venus werd begin jaren negentig geleverd door NASA's Magellan-ruimtevaartuig, die radar gebruikte om door de dichte wolkenlaag te kijken en gedetailleerde beelden te produceren van meer dan 98 procent van het oppervlak van Venus.

Oude rotsen

Onze zoektocht naar geologisch bewijs van de grote klimaatverandering bracht ons ertoe ons te concentreren op het oudste type gesteente op Venus, genaamd tesserae, die een complex uiterlijk hebben dat doet denken aan een lange, ingewikkelde geologische geschiedenis. We dachten dat deze oudste rotsen de beste kans hadden om sporen van watererosie te behouden, dat is zo'n belangrijk proces op aarde en had op Venus moeten plaatsvinden voorafgaand aan de grote klimaatverandering.

Gezien de slechte resolutie hoogtegegevens, we gebruikten een indirecte techniek om oude rivierdalen te herkennen. We toonden aan dat jongere lavastromen uit de omringende vulkanische vlaktes valleien in de marge van tesserae hadden gevuld.

Tot onze verbazing leken deze patronen van de tesserae-vallei erg op de stroompatronen van rivieren op aarde, wat leidde tot onze suggestie dat deze tesserae-valleien werden gevormd door riviererosie in een tijd met aardachtige klimatologische omstandigheden. Mijn Venus-onderzoeksgroepen aan de Carleton- en Tomsk State-universiteiten bestuderen de lavastromen na de tesserae op geologisch bewijs van de overgang naar extreem hete omstandigheden.

Aardse analogieën

Om te begrijpen hoe vulkanisme op Venus zo'n klimaatverandering kan veroorzaken, we kunnen naar de geschiedenis van de aarde kijken voor analogen. We kunnen analogieën vinden in superuitbarstingen zoals de laatste uitbarsting bij Yellowstone die plaatsvond in 630, 000 jaar.

Maar dergelijk vulkanisme is klein in vergelijking met grote stollingsprovincies (LIP's) die ongeveer elke 20-30 miljoen jaar voorkomen. Deze uitbarstingsgebeurtenissen kunnen genoeg koolstofdioxide vrijgeven om catastrofale klimaatverandering op aarde te veroorzaken, inclusief massa-extincties. Om je een gevoel van schaal te geven, bedenk dat de kleinste LIP's genoeg magma produceren om heel Canada te bedekken tot een diepte van ongeveer 10 meter. De grootste bekende LIP produceerde genoeg magma dat een gebied ter grootte van Canada zou hebben bedekt tot een diepte van bijna acht kilometer.

De LIP-analogen op Venus omvatten individuele vulkanen met een diameter tot 500 kilometer, uitgebreide lavakanalen die oplopen tot 7, 000 kilometer lang, en er zijn ook bijbehorende spleetsystemen - waarbij de korst uit elkaar trekt - tot 10, 000 kilometer lang.

Als LIP-achtig vulkanisme de oorzaak was van de grote klimaatverandering op Venus, zou dan een soortgelijke klimaatverandering op aarde kunnen plaatsvinden? We kunnen ons een scenario voorstellen dat vele miljoenen jaren in de toekomst ligt, wanneer meerdere LIP's die willekeurig tegelijkertijd optreden, ertoe kunnen leiden dat de aarde zo'n op hol geslagen klimaatverandering heeft die leidt tot omstandigheden zoals het huidige Venus.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.