Странную тектоническую активность Венеры объяснили слишком горячей литосферой
Фото: © NASA
Из-за перегретой коры и верхней части мантии на Венере не идёт движение тектонических плит, а замещающая её тектоническая активность не в силах очистить атмосферу от углекислого газа, что делает поверхность небесного тела чересчур жаркой.
Учёные из США и Франции обнаружили, что на Венере обновление планетарной коры обеспечивается "прорывами" восходящей магмы из мантии. Это отличает её от Земли, где она обновляется в ходе нормального движения тектонических плит. Особенность делает венерианскую атмосферу слишком плотной, а климат — слишком жарким для жизни. Отличающаяся от Земли тектоническая активность нарушает нормальный углеродный цикл на Венере и может быть главной причиной её необитаемости. Соответствующая статья опубликована в Nature Geoscience.
На Венере есть тектоническая активность, однако она идёт без движения плит. Из-за этого в атмосфере слишком много СО2, отчего планета слишком горяча для жизни
Фото: © NASA
Авторы работы провели эксперименты с коллоидными растворами, содержащими наночастицы, чтобы прояснить, какой именно механизм стоит за странными венцами — необычными кольцевыми образованиями на поверхности Венеры. Венцы давно подозревают в том, что в них идёт субдукция — погружение одних участков венерианской коры под другие. На Земле субдукция и тектоническая активность в целом — важнейший механизм, не дающий атмосфере накопить слишком много углекислого газа и сделать планету излишне горячей для жизни.
Исследователи, проведя ряд опытов, установили, что на Венере субдукция резко отличается от земной. Они подготовили ряд коллоидных растворов с наночастицами, параметры которых подобрали так, чтобы максимально точно смоделировать конвективные процессы в магме. В эксперименте подогреваемые частицы из нижних слоёв раствора поднимались вверх так же, как мантийные плюмы в мантии Земли или Венеры.
Мантийные плюмы — горячие, и поэтому восходящие, потоки, идущие от основания мантии у ядра Земли. Однако при прорыве лабораторным аналогом венерианского плюма "коры" (верхних слоёв раствора) разлив мантийного материала вёл совсем к иным процессам, чем на Земле. Он не способствовал сдвигу различных участков поверхности (плит) в стороны, а пробивался прямо через поверхность наверх. Плюм образовывал на ней небольшие круглые "пятна", под которыми оказывался бывший верхний слой коры.
Авторы отмечают, что это очень похоже на то, что можно наблюдать на поверхности реальной Венеры. По ней разбросано множество венцов — круглых образований с провалом в центре. Согласно экспериментам, провалы должны возникать оттого, что по мере остывания материала восходящего потока давление выброшенного на поверхность коры вещества будет вдавливать подстилающую кору вглубь, погружая её в мантию. Это значит, что на Венере идёт субдукция, но не как на Земле, вдоль краёв тектонических плит, "сдвигающихся" из-за мантийных плюмов, а в тех местах, где эти плюмы частично вырываются на поверхность в ходе извержений. Разная субдукция может быть следствием того, что венерианская литосфера намного горячее — как на древней Земле, где тектоники плит, как считается, ещё не было.
Типичный венец на поверхности Венеры. Фото: © Wikipedia.org
Такой механизм намного менее эффективно обновляет венерианскую кору, чем субдукция на Земле, когда края одних плит вдавливаются в мантию краями соседних плит. Если обновление коры идёт медленно, углекислый газ от извержений вулканов не выходит обратно в литосферу, а накапливается в атмосфере. В итоге в кубометре венерианской атмосферы в 200 000 раз больше углекислого газа, чем в таком же объёме земной. В теории Венера из-за медленного вращения, ускоряющего охлаждение ночной стороны, может иметь температуры, достаточно низкие для поддержания жизни. Однако из-за огромной концентрации мощного парникового газа в атмосфере на ней постоянно более 460 градусов по Цельсию, что делает жизнь земного типа невозможной. Тем не менее предполагается, что ранее она могла существовать там.
