Nature: древние высокоэнергетические удары могли подпитывать вулканизм Венеры
Группа под руководством Юго-Западного научно-исследовательского института смоделировала раннюю историю столкновения Венеры, чтобы объяснить, как планета-сестра Земли сохранила молодую поверхность, несмотря на отсутствие тектоники плит. Команда сравнила ранние истории столкновений двух тел и определила, что Венера, вероятно, испытала удары с более высокой скоростью и более высокой энергией, создав перегретое ядро, которое способствовало расширенному вулканизму и всплыло на поверхность планеты. Новое исследование было опубликовано в журнале Nature Astronomy.
«Одна из загадок внутренней части Солнечной системы заключается в том, что, несмотря на одинаковый размер и объемную плотность, Земля и Венера действуют поразительно разными способами, особенно влияя на процессы, которые перемещают материалы через планету», — говорит доктор Симона Марчи, ведущий автор статьи.
Смещающиеся плиты Земли постоянно меняют форму ее поверхности, поскольку куски земной коры сталкиваются, образуя горные хребты, а местами способствуют вулканизму. Венера имеет больше вулканов, чем любая другая планета Солнечной системы, но имеет только одну непрерывную плиту на своей поверхности. Более 80 000 вулканов — в 60 раз больше, чем на Земле — сыграли важную роль в обновлении поверхности планеты за счет потоков лавы, которые могут продолжаться и по сей день. Предыдущие симуляции изо всех сил пытались создать сценарии, поддерживающие этот уровень вулканизма.
«Наши последние модели показывают, что долгоживущий вулканизм, вызванный ранними энергичными столкновениями на Венере, предлагает убедительное объяснение ее молодого возраста на поверхности», — сказал профессор Джун Коренага, соавтор из Йельского университета. «Эта массивная вулканическая активность подпитывается перегретым ядром, что приводит к сильному внутреннему таянию».
Земля и Венера образовались в одном и том же районе Солнечной системы, когда твердые материалы столкнулись друг с другом и постепенно объединились, чтобы сформировать две твердые планеты. Небольшие различия в расстояниях планет от Солнца изменили историю их столкновений, особенно количество и исход этих событий.
Эти различия возникают из-за того, что Венера находится ближе к Солнцу и быстрее движется вокруг него, усиливая условия удара. Кроме того, в хвосте столкновительного роста обычно преобладают ударные элементы, возникающие за пределами орбиты Земли, которым требуются более высокие орбитальные эксцентриситеты для столкновения с Венерой, а не с Землей, что приводит к более сильным столкновениям.
«Более высокие скорости удара расплавляют больше силикатов, расплавляя до 82% мантии Венеры», — сказал доктор Ралука Руфу, научный сотрудник Сагана и соавтор SwRI. «Это создает смешанную мантию расплавленных материалов, перераспределенных по всему миру, и перегретое ядро».
Если бы удары по Венере имели значительно более высокую скорость, чем по Земле, несколько крупных столкновений могли бы иметь совершенно разные результаты, что имело бы важные последствия для последующей геофизической эволюции. Многопрофильная команда объединила опыт крупномасштабного моделирования столкновений и геодинамических процессов, чтобы оценить последствия этих столкновений для долгосрочной эволюции Венеры.
«Внутренние условия Венеры плохо известны, и прежде чем рассматривать роль энергетических воздействий, геодинамические модели требовали особых условий для достижения массивного вулканизма, который мы наблюдаем на Венере», — сказал Коренага. «После того, как вы введете в модель сценарии энергетического воздействия, она легко покажет обширный и расширенный вулканизм без особой настройки параметров».
И выбор времени для этого нового объяснения является случайным. В 2021 году НАСА обязалось осуществить две новые миссии на Венеру, VERITAS и DAVINCI, а Европейское космическое агентство планирует одну под названием EnVision.
«Интерес к Венере сейчас высок», — сказал Марчи. «Эти результаты будут иметь синергию с предстоящими миссиями, и данные миссии могут помочь подтвердить выводы».