Земля и Венера — каменистые планеты Солнечной системы, они имеют схожий размер и химический состав горных пород, поэтому должны отдавать свое внутреннее тепло в космос примерно с одинаковой скоростью. Как Земля теряет тепло, хорошо известно, но механизм теплового потока Венеры остается загадкой.
У нашей планеты есть горячее ядро, которое нагревает окружающую мантию, а она уже переносит это тепло к твердому внешнему каменистому слою Земли, или литосфере. Затем тепло уходит в космос, охлаждая верхнюю часть мантии. Эта мантийная конвекция управляет тектоническими процессами на поверхности, поддерживая движение лоскутного одеяла из подвижных плит. У Венеры нет тектонических плит, поэтому вопрос о том, как планета теряет тепло и какие процессы формируют ее поверхность, давно является вопросом планетологии.
В исследовании ученые положились на наблюдения космического корабля «Магеллан», полученные еще в начале 1990-х годов, за квазикруглыми геологическими особенностями Венеры, называемыми коронами. Исследователи пришли к выводу, что короны, как правило, располагаются там, где литосфера планеты наиболее тонкая и активная.
«Мы так долго были зациклены на идее, что литосфера Венеры застойна и толста, но наша точка зрения сейчас меняется», — сказала Сюзанна Смрекар (Suzanne Smrekar), старший научный сотрудник Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии, руководившая исследованием, опубликованным в Nature Geoscience.
Точно так же, как тонкая простыня проводит больше тепла тела, чем толстое одеяло, тонкая литосфера позволяет большему количеству тепла выходить из недр планеты через плавучие потоки расплавленной породы, поднимающиеся к внешнему слою. Как правило, там, где есть повышенный тепловой поток, под поверхностью наблюдается повышенная вулканическая активность. Таким образом, короны, вероятно, показывают места, где активные процессы геологии сегодня формируют поверхность Венеры.
Исследователи сосредоточились на ранее не изученных коронах диаметром до нескольких сотен миль. Чтобы рассчитать толщину окружающей их литосферы, они измерили глубину впадин и гребней вокруг каждой короны.
Они обнаружили, что хребты расположены ближе друг к другу в областях, где литосфера более гибкая или эластичная. Применив компьютерную модель того, как изгибается упругая литосфера, они определили, что в среднем литосфера вокруг каждой короны имеет толщину около 11 километров — о чем мы писали ранее. Это намного тоньше, чем предполагали предыдущие исследования. Расчетный тепловой поток в этих регионах выше, чем в среднем по Земле, что позволяет предположить, что короны геологически активны.
Если бы на Венере не было тектонической активности и регулярного смешения геологии, то ее поверхность должна быть покрыта старыми кратерами. Но, подсчитав количество венерианских кратеров, ученые пришли к выводу, что поверхность относительно молода.
Недавние исследования показывают, что молодой вид поверхности Венеры, вероятно, связан с вулканической активностью, которая сегодня вызывает региональное обновление поверхности. Этот вывод подтверждается новым исследованием, указывающим на более высокий тепловой поток в областях корон — состояние, которое, возможно, напоминало литосферу Земли в прошлом.
Источник: Suzanne E. Smrekar et al, Earth-like lithospheric thickness and heat flow on Venus consistent with active rifting, Nature Geoscience (2022). DOI: 10.1038/s41561-022-01068-0