Geodynamik hos Venus
| |||||||||||||||||
| Fysiska egenskaper | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Medelradie |
|
||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||
| Volym |
|
||||||||||||||||
| Massa |
|
||||||||||||||||
Medeldensitet _
|
5,243 g/cm 3 | ||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||
| |||||||||||||||||
Yttryck _
|
92 bar (9,2 MPa ) | ||||||||||||||||
NASA:s Magellan -rymdfarkostuppdrag upptäckte att Venus har en geologiskt ung yta med en relativt enhetlig ålder på 500±200 Ma (miljoner år). Venus ålder avslöjades genom observation av över 900 nedslagskratrar på planetens yta. Dessa nedslagskratrar är nästan jämnt fördelade över Venus yta och mindre än 10 % har modifierats av vulkaniska eller deformationsslätter. Dessa observationer indikerar att en katastrofal återuppbyggnadshändelse ägde rum på Venus runt 500 Ma, och följdes av en dramatisk nedgång i återuppbyggnadshastigheten. Radarbilderna från Magellan-uppdragen avslöjade att den terrestra stilen av plattektonik inte är aktiv på Venus och ytan verkar vara orörlig för närvarande. Trots dessa ytobservationer finns det många ytegenskaper som indikerar ett aktivt konvektivt inre. De sovjetiska Venera -landningarna avslöjade att Venus yta i huvudsak är basaltisk till sin sammansättning baserat på geokemiska mätningar och morfologi av vulkaniska flöden. Ytan på Venus domineras av mönster av basaltisk vulkanism och av kompressions- och extensionell tektonisk deformation, såsom den mycket deformerade tesserae -terrängen och pannkaksliknande vulkantektoniska drag som kallas coronae . Planetens yta kan i stora drag karakteriseras av dess lågt belägna slätter, som täcker cirka 80 % av ytan, "kontinentala" platåer och vulkaniska dyningar. Det finns också ett överflöd av små och stora sköldvulkaner fördelade över planetens yta. Baserat på dess ytegenskaper verkar det som om Venus är tektoniskt och konvektivt levande men har en litosfär som är statisk.
Hypoteser som återuppstår
Den globala utbredningen av nedslagskratrar som upptäcktes av Magellan-uppdraget till Venus har lett till många teorier om venusisk återuppbyggnad. Phillips et al. (1992) utvecklade två konceptuella återuppbyggnadsmodeller för slutelement som beskriver fördelningen av nedslagskratrar. Den första ändelementsmodellen föreslår att en slumpmässigt slumpmässig fördelning av kratrar kan upprätthållas genom att ha kortvariga återuppbyggnadshändelser av stor rumslig yta som inträffar på slumpmässiga platser med långa mellanliggande tidsintervall. Ett specialfall av denna slutmedlem skulle vara globala återuppbyggnadsevenemang; i det här fallet skulle man inte kunna avgöra från den nuvarande ytan om den senaste globala händelsen var en del av en återkommande cykel eller en enstaka händelse i planetens historia. Den andra slutdelen är att återuppkomsthändelser som utplånar kratrar är av liten rumslig yta, slumpmässigt högdistribuerade och ofta förekommande.
Detta är i själva verket en enhetlig hypotes eftersom den antar att geologisk aktivitet sker överallt med liknande hastigheter. Globala händelser som med jämna mellanrum återkommer till nästan hela planeten kommer att lämna en kraterfri yta: kratrar inträffar då och ändras inte förrän nästa globala händelse. Återuppbyggnadshändelser som inträffar ofta överallt kommer att producera en yta med många kratrar som håller på att återuppbyggas. Således kan ändelementen särskiljas genom att observera i vilken utsträckning kratrarna har upplevt en viss grad av tektonisk deformation eller vulkanisk översvämning.
Initiala undersökningar av kraterpopulationen antydde att endast några få procent av kratrarna var kraftigt deformerade eller inkapslade av efterföljande vulkanism, vilket gynnade den "katastrofala återuppbyggnaden" slutelementet. Ett antal geofysiska modeller föreslogs för att generera en global katastrof, inklusive
- episodiska plattektonik föreslagen av Turcotte (1993)
- en övergång från mobilt lock till stillastående lockkonvektion föreslagen av Solomatov och Moresi (1996)
- och en snabb övergång från en tunn till tjock litosfär föreslagen av Reese et al. (2007)
Den del av planeten med stora sprickzoner och överlagrade vulkaner visade sig korrelera med en låg kraterdensitet och ett ovanligt antal kraftigt deformerade och uppenbart inbäddade kratrar. Tesseraregionerna på planeten verkar ha en något högre procentandel kratrar än normalt, men några av dessa kratrar verkar vara kraftigt deformerade. Dessa observationer, i kombination med globala geologiska kartläggningsaktiviteter, leder till scenarier av geologisk ytevolution som liknar de katastrofala geofysiska modellerna. Den allmänna visionen är att tesseraregionerna är gamla och dateras till en tidigare tid av mer intensiv ytdeformation; i snabb följd upphörde tessorna att deformeras och vulkanismen översvämmade de låglänta områdena; för närvarande är geologisk aktivitet koncentrerad längs planetens sprickzoner.
Episodisk plattektonik
Turcotte (1993) föreslog att Venus har episodisk tektonik, varvid korta perioder av snabb tektonik separeras av perioder av ytinaktivitet som varar i storleksordningen 500 Ma. Under perioder av inaktivitet kyls litosfären ledande och tjocknar till över 300 km. Plattektonikens aktiva läge uppstår när den tjocka litosfären lossnar och grundar sig in i planetens inre. Storskalig litosfäråtervinning åberopas därför för att förklara återuppbyggnadshändelser. Episodiska storskaliga välter kan uppstå på grund av en sammansättningsmässigt stratifierad mantel där det råder konkurrens mellan den sammansättningsmässiga och termiska flytförmågan hos den övre manteln.
Denna typ av mantelskiktning stöds ytterligare av "basaltbarriärmekanismen", som säger att subducerad basaltisk skorpa är positivt flytande mellan manteldjupen på 660–750 km, och negativt flytande på andra djup, och kan ackumuleras på botten av manteln. övergångszon och orsaka mantelskiktning. Nedbrytningen av mantelskiktning och efterföljande mantelvälvningar skulle leda till dramatiska episoder av vulkanism, bildning av stora mängder skorpa och tektonisk aktivitet på planetens yta, vilket man har dragit slutsatsen har hänt på Venus omkring 500 Ma från ytans morfologi och kraterbildning . Katastrofal återuppbyggnad och utbredd vulkanism kan orsakas periodiskt av en ökning av manteltemperaturen på grund av en förändring i ytgränsförhållanden från rörligt till stillastående lock.
Stillastående lockkonvektion
Trots deras kategoriska åtskillnad visar alla modellerna någon form av konceptuell överlappning som gäller för de andra. Solomatov och Moresi (1996) föreslog att en minskning av konvektiva spänningar fick ytlocket att ändras från rörligt till stillastående. Detta argument föreslog att den nuvarande ytan av Venus registrerar ett permanent slut på litosfärisk återvinning. Minskningen i planetariskt värmeflöde, när konvektivkraften minskade, ändrade mantelkonvektionssättet från rörligt till stillastående.
Trots sin tidigare publikation använde Moresi och Solomatov (1998) numeriska modeller av mantelkonvektion med temperaturberoende viskositet för att föreslå att vid mellanliggande nivåer av flytspänning för litosfären, kan en förändring från en mobil till en episodisk konvektiv regim för Venus inträffa. De fokuserade på en episodisk regim för en aktuell förklaring av Venus, där spröd mobilisering av den venusiska litosfären kan vara episodisk och katastrofal.
Övergång från tunn till tjock litosfär
Reese et al. (2007) föreslog en modell för återuppbyggnad av planeten, där litosfärens uttunning och utbredd smältning följer en övergång från mobilt lock till stillastående lockkonvektion. Dessa parametriserade konvektionsmodeller tyder på att ett upphörande av magmatisk återuppbyggnad kan ske på flera sätt: (1) manteltemperaturen sjunker tillräckligt så att manteln som stiger adiabatiskt inte korsar solidusen, (2) det smälta skiktet migrerar under fast/smältdensitetsinversionen vid 250–500 km så att ingen smälta kan komma ut, och (3) sublitosfäriska, småskaliga konvektionstoppar och ledande förtjockning av locket undertrycker smältning. I varje fall spelar magmas oförmåga att penetrera den förtjockade venusiska litosfären en roll. Det har dock föreslagits att Venus yta har upplevt en kontinuerlig men geologiskt snabb nedgång i tektonisk aktivitet på grund av planetens sekulära kylning, och ingen katastrofal återuppbyggnadshändelse krävs för att förklara dess värmeförlust.
Riktningshistoria hypotes
I en serie efterföljande artiklar utvecklade Basilevsky och hans kollegor i stor utsträckning en modell som Guest och Stofan (1999) kallade "riktningshistoria" för Venus evolution. Den allmänna idén är att det finns en global stratigrafi som går från kraftigt deformerade tessera till kraftigt deformerade, sedan måttligt deformerade slätter och sedan till odeformerade slätter. Den senaste aktiviteten är fokuserad nära stora sprickzoner som tenderar att skära varandra med stora sköldvulkaner.
Om den riktade evolutionsmodellen är giltig måste utvecklingen ha varit långsam och tidpunkten för händelser skulle ha överlappat avsevärt. En giltig tolkning av slutmedlemmarna är att kraterpopulationen fortfarande representerar en befolkning som är placerad på en mestadels inaktiv planet, men de sista stegen av en global placering av vulkaniska slätter har fyllt de flesta kratrarna med några hundra meter av vulkaniska flöden. Om detta är sant måste placeringen av slätterna efter Tessera ha dragit ut på tiden under större delen av planetens synliga yta och upphörandet av Tessera-deformation måste ha överlappat avsevärt med placeringen av slätter. Således, medan en tessera/slätter/sprickutveckling är en giltig hypotes, kunde den evolutionen inte ha inträffat som en "katastrof". De mycket varierande nivåerna av vulkanism och deformation efter sammanstötningen som kratrarna har upplevt överensstämmer med en steady state-modell av Venus som återuppstår. Kratrarna befinner sig i en mängd olika stadier av avlägsnande men uppvisar samma processer som har fungerat under hela den synliga ytans historia. Det är fortfarande en kraftfull begränsning att fördelningen av geologiska egenskaper på planeten (slätter, vulkaner, sprickor, etc.) är avgjort mer ojämn än kraterpopulationen. Detta innebär att även om karaktären av återuppbyggnad på Venus kan variera regionalt i den uniformitära hypotesen, måste hastigheterna vara liknande.
