Геодинамика Венеры
Венера
Венера, видимая радаром «Магеллан».
Глобальный радиолокационный вид поверхности, полученный с помощью радара Magellan в период с 1990 по 1994 гг.
Физические характеристики
  • 6 051 .8 ± 1.0 км [1]
  • 0.9499 Земли
  • 4,60 × 10 8  км 2
  • 0.902 Земли
Объем
  • 9,28 × 10 11  км 3
  • 0.866 Земли
Масса
  • 4,8676 × 10 24  кг
  • 0.815 Земли
Средняя плотность
5,243 г/см 3
  • 8,87 м/с 2
  • 0,904 г
Температура поверхности .миниметь в видумакс
Кельвин737 К [2]
Цельсий462 °С
по Фаренгейту864 °F (462 °C)
Атмосфера
Поверхностное давление
92  бар (9,2  МПа )
Планета Венера, наблюдаемая с помощью современного телескопа 10 апреля 2020 г.

Миссия космического корабля НАСА Magellan обнаружила, что Венера имеет геологически молодую поверхность с относительно однородным возрастом 500±200 млн лет (миллионов лет). [3] Возраст Венеры был выявлен путем наблюдения за более чем 900 ударными кратерами на поверхности планеты. Эти ударные кратеры почти равномерно распределены по поверхности Венеры, и менее 10% были изменены равнинами вулканизма или деформацией. [4] Эти наблюдения указывают на то, что катастрофическое событие обновления поверхности произошло на Венере около 500 млн лет назад, за которым последовало резкое снижение скорости обновления поверхности. [5] Радиолокационные изображения с миссий Magellan показали, что земной стиль тектоники плит не активен на Венере, и поверхность в настоящее время кажется неподвижной. [6]

Несмотря на эти поверхностные наблюдения, существуют многочисленные особенности поверхности, которые указывают на активно конвекционные внутренние области. Советские посадки Венеры показали, что поверхность Венеры по существу базальтовая по составу, основанному на геохимических измерениях и морфологии вулканических потоков. [7] Поверхность Венеры преобладает в образцах базальтового вулканизма, а также компрессионных и экстенсиональных тектонических деформаций, таких как сильно деформированный рельеф тессеры и блинообразные вулкано-тектонические особенности, известные как короны . [8] Поверхность планеты можно в целом охарактеризовать ее низменными равнинами, которые покрывают около 80% поверхности, «континентальными» плато и вулканическими выступами. Также на поверхности планеты имеется множество мелких и крупных щитовых вулканов . Основываясь на ее поверхностных особенностях, можно сказать, что Венера тектонически и конвективно жива, но имеет статичную литосферу .

Возрождение гипотез

Глобальное распределение ударных кратеров, обнаруженное миссией Magellan на Венере, привело к многочисленным теориям о венерианской перестройке поверхности. Филлипс и др. (1992) разработали две концептуальные модели конечного члена перестройки поверхности, которые описывают распределение ударных кратеров. Первая модель конечного члена предполагает, что пространственно случайное распределение кратеров может поддерживаться за счет кратковременных событий перестройки поверхности большой пространственной области, которые происходят в случайных местах с большими промежуточными временными интервалами. Особым случаем этого конечного члена будут глобальные события перестройки поверхности; в этом случае по текущей поверхности невозможно будет сказать, было ли последнее глобальное событие частью повторяющегося цикла или единичным событием в истории планеты. Другой конечный член заключается в том, что события перестройки поверхности, которые стирают кратеры, имеют небольшую пространственную область, случайным образом распределены и часто происходят.

Изображение имеет ширину около 185 километров (115 миль) у основания и показывает Дикинсон, ударный кратер диаметром 69 километров (43 мили). Кратер сложный, характеризуется частичным центральным кольцом и дном, затопленным радиолокационно-темными и радиолокационно-яркими материалами. Отсутствие выбросов на западе может указывать на то, что ударник, создавший кратер, был косым ударом с запада. Обширные радиолокационно-яркие потоки, которые исходят из восточных стен кратера, могут представлять собой большие объемы ударного расплава, или они могут быть результатом вулканического материала, выброшенного из-под поверхности во время кратерообразования.

Это фактически униформистская гипотеза, поскольку она предполагает, что геологическая активность происходит везде с одинаковой скоростью. Глобальные события, которые периодически обновляют поверхность почти всей планеты, оставят поверхность без кратеров: кратеры затем возникают и впоследствии не изменяются до следующего глобального события. [9] События обновления поверхности, происходящие часто везде, создадут поверхность со множеством кратеров в процессе обновления. [9] Таким образом, конечные члены могут быть различены, наблюдая за степенью, в которой кратеры испытали некоторую степень тектонической деформации или вулканического наводнения.

Первоначальные исследования популяции кратеров показали, что только несколько процентов кратеров были сильно деформированы или затоплены последующим вулканизмом, что говорит в пользу конечного члена «катастрофического обновления поверхности». [4] [10] Было предложено несколько геофизических моделей для генерации глобальной катастрофы, включая

  • Эпизодическая тектоника плит, предложенная Теркоттом (1993) [11]
  • переход от подвижной крышки к неподвижной конвекции крышки, предложенный Соломатовым и Морези (1996) [12]
  • и быстрый переход от тонкой к толстой литосфере, предложенный Ризом и др. (2007) [13]

Было обнаружено, что часть планеты с большими рифтовыми зонами и наложенными вулканами коррелирует с низкой плотностью кратеров и необычным количеством сильно деформированных и явно затопленных кратеров. [10] Тессерные регионы планеты, по-видимому, имеют немного более высокий, чем обычно, процент кратеров, но некоторые из этих кратеров, по-видимому, сильно деформированы. [14] Эти наблюдения, в сочетании с глобальной геологической картографической деятельностью, приводят к сценариям геологической эволюции поверхности, которые соответствуют катастрофическим геофизическим моделям. [9] Общее видение заключается в том, что тессерные регионы старые и относятся к прошлому времени более интенсивной деформации поверхности; в быстрой последовательности тессера прекратила деформироваться, и вулканизм затопил низменные области; в настоящее время геологическая активность сосредоточена вдоль рифтовых зон планеты. [15] [16]

Эпизодическая тектоника плит

Теркотт (1993) предположил, что Венера имеет эпизодическую тектонику, в результате чего короткие периоды быстрой тектоники разделяются периодами бездействия поверхности, длящимися порядка 500 млн лет. В периоды бездействия литосфера охлаждается за счет проводимости и утолщается до более чем 300 км. Активный режим тектоники плит происходит, когда толстая литосфера отделяется и погружается в недра планеты. Таким образом, для объяснения событий повторного выхода на поверхность привлекается крупномасштабная переработка литосферы. Эпизодические крупномасштабные перевороты могут происходить из-за композиционно стратифицированной мантии, где существует конкуренция между композиционной и тепловой плавучестью верхней мантии. [17]

Этот тип расслоения мантии дополнительно поддерживается механизмом «базальтового барьера», который утверждает, что субдуцированная базальтовая кора имеет положительную плавучесть между глубинами мантии 660–750 км и отрицательную плавучесть на других глубинах, и может накапливаться на дне переходной зоны и вызывать расслоение мантии. [18] Нарушение расслоения мантии и последующие перевороты мантии привели бы к драматическим эпизодам вулканизма, образованию больших объемов коры и тектонической активности на поверхности планеты, как было выведено из морфологии поверхности и кратерообразования на Венере около 500 млн лет назад. [18] Катастрофическое обновление поверхности и широко распространенный вулканизм могут быть периодически вызваны повышением температуры мантии из-за изменения граничных условий поверхности с подвижной на застойную крышку. [16]

Застойная конвекция крышки

Несмотря на их категориальное разделение, все модели демонстрируют некоторое концептуальное совпадение, которое применимо к другим. Соломатов и Морези (1996) предположили, что уменьшение конвективных напряжений привело к изменению состояния поверхностной крышки с подвижного на застойное. [12] Этот аргумент предполагал, что современная поверхность Венеры регистрирует постоянное прекращение литосферной переработки. Уменьшение планетарного теплового потока, по мере уменьшения конвективной силы, изменило режим мантийной конвекции с подвижного на застойный. [19]

Несмотря на свою предыдущую публикацию, Морези и Соломатов (1998) использовали численные модели мантийной конвекции с вязкостью, зависящей от температуры, чтобы предположить, что при промежуточных уровнях предела текучести для литосферы может произойти изменение от мобильного к эпизодическому конвективному режиму для Венеры. [20] Они сосредоточились на эпизодическом режиме для текущего объяснения Венеры, при котором хрупкая мобилизация венерианской литосферы может быть эпизодической и катастрофической.

Переход от тонкой к толстой литосфере

Риз и др. (2007) предложили модель восстановления поверхности планеты, в которой истончение литосферы и широко распространенное плавление следуют за переходом от подвижной к стагнирующей конвекции крышки. [13] Эти параметризованные модели конвекции предполагают, что прекращение магматического восстановления поверхности может произойти несколькими способами: (1) температура мантии падает достаточно, чтобы адиабатический подъем мантии не пересекал солидус, (2) расплавленный слой мигрирует ниже инверсии плотности твердое тело/расплав на 250–500 км, так что никакой расплав не может вытечь, и (3) сублитосферная мелкомасштабная конвекция останавливается, а кондуктивное утолщение крышки подавляет плавление. В каждом случае неспособность магмы проникать в утолщенную венерианскую литосферу играет свою роль. Однако было высказано предположение, что поверхность Венеры испытала непрерывное, но геологически быстрое снижение тектонической активности из-за векового охлаждения планеты, и для объяснения потери тепла не требуется катастрофического события обновления поверхности. [21]

Гипотеза направленной истории

В серии последующих статей Базилевский и его коллеги подробно разработали модель, которую Гест и Стофан (1999) [22] назвали «направленной историей» эволюции Венеры. [23] [24] [25] Общая идея заключается в том, что существует глобальная стратиграфия, которая прогрессирует от сильно деформированной тессеры к сильно деформированным, затем умеренно деформированным равнинам, а затем к недеформированным равнинам. [9] Самая последняя активность сосредоточена вблизи крупных рифтовых зон, которые имеют тенденцию пересекаться с крупными щитовыми вулканами.

Интерпретация тессеры как более старых континентальных кратонов подтверждается геологическим анализом Аштар Терры и ее окрестностей. Силы сжатия в сочетании с неспособностью тонкой базальтовой коры к субдукции привели к образованию складчатых гор по краям Иштар. Дальнейшее сжатие привело к поддавливанию материала, который впоследствии смог частично расплавиться и подпитать вулканизм на центральном плато. [26]

Если модель направленной эволюции верна, то эволюция должна была быть медленной, а время событий должно было значительно перекрываться. Верная интерпретация конечного члена заключается в том, что популяция кратеров по-прежнему представляет собой популяцию, размещенную на в основном неактивной планете, но последние муки глобального размещения вулканических равнин заполнили большинство кратеров несколькими сотнями метров вулканических потоков. Если это правда, то размещение пост-тессерных равнин должно было затянуться на протяжении большей части видимой истории поверхности планеты, и прекращение деформации тессеры должно было значительно перекрываться с размещением равнин. Таким образом, хотя эволюция тессеры/равнин/рифтов является верной гипотезой, эта эволюция не могла произойти как «катастрофа». Сильно различающиеся уровни вулканизма и деформации после удара, которые испытали кратеры, согласуются с моделью устойчивого состояния восстановления поверхности Венеры. Кратеры находятся на разных стадиях удаления, но демонстрируют те же процессы, которые действовали на протяжении всей видимой истории поверхности. Остается мощным ограничением то, что распределение геологических особенностей на планете (равнины, вулканы, разломы и т. д.) определенно более неоднородно, чем популяция кратеров. Это означает, что хотя характер обновления поверхности на Венере может варьироваться в зависимости от региона в униформистской гипотезе, темпы должны быть схожими. [9]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Seidelmann, P. Kenneth; Archinal, Brent A.; A'Hearn, Michael F.; et al. (2007). "Отчет рабочей группы IAU/IAG по картографическим координатам и вращательным элементам: 2006" (PDF) . Небесная механика и динамическая астрономия . 98 (3): 155– 180. Bibcode :2007CeMDA..98..155S. doi : 10.1007/s10569-007-9072-y .
  2. ^ Уильямс, Дэвид Р. (1 июля 2013 г.). "Venus Fact Sheet". NASA . Получено 20 апреля 2014 г. .
  3. ^ Филлипс, Р.; Раубертас, Ричард Ф.; Арвидсон, Рэймонд Э.; Саркар, Ила К.; Херрик, Роберт Р.; Айзенберг, Ноам; Гримм, Роберт Э. (1992). «Ударные кратеры и история обновления поверхности Венеры». Журнал геофизических исследований . 97 (10): 15923. Bibcode : 1992JGR....9715923P. doi : 10.1029/92JE01696.
  4. ^ ab Schaber, GG; Strom, RG; Moore, HJ; Soderblom, LA; Kirk, RL; Chadwick, DJ; Dawson, DD; Gaddis, LR; Boyce, JM; Russell, Joel (1992). «Геология и распределение ударных кратеров на Венере — что они нам говорят». Journal of Geophysical Research . 97 (E8): 13257– 13301. Bibcode : 1992JGR....9713257S. doi : 10.1029/92JE01246.
  5. ^ Turcotte, DL; G. Morein; D. Roberts; BD Malamud (1999). «Катастрофическое восстановление поверхности и эпизодическая субдукция на Венере». Icarus . 139 (1): 49– 54. Bibcode :1999Icar..139...49T. doi : 10.1006/icar.1999.6084 .
  6. ^ Соломон, SC; и др. (1992). «Тектоника Венеры — обзор наблюдений Магеллана». Журнал геофизических исследований . 97 (8): 13199– 13255. Bibcode : 1992JGR....9713199S. doi : 10.1029/92je01418.
  7. ^ Базилевский, А.; и др. (1985). «Поверхность Венеры, обнаруженная при посадке Венеры». Бюллетень Геологического общества Америки . 96 (1): 137– 144. Bibcode : 1985GSAB...96..137B. doi : 10.1130/0016-7606(1985)96<137:tsovar>2.0.co;2.
  8. ^ Базилевский, А.; Дж. Хед (2003). «Поверхность Венеры». Reports on Progress in Physics . 66 (10): 1699– 1734. Bibcode : 2003RPPh...66.1699B. doi : 10.1088/0034-4885/66/10/r04.
  9. ^ abcde Herrick, RR; ME Rumpf (2011). "Постимпактная модификация вулканическими или тектоническими процессами как правило, а не исключение для венерианских кратеров". Journal of Geophysical Research . 116 (E2): 2004. Bibcode : 2011JGRE..116.2004H. doi : 10.1029/2010JE003722 .
  10. ^ ab Herrick, RR; RJ Phillips (1994). «Последствия глобального обзора венерианских ударных кратеров». Icarus . 111 (2): 387– 416. Bibcode :1994Icar..111..387H. doi :10.1006/icar.1994.1152.
  11. ^ Turcotte, DL (1993). «Эпизодическая гипотеза венерианской тектоники». Журнал геофизических исследований . 98 (E9): 17, 061– 17, 068. Bibcode : 1993JGR....9817061T. doi : 10.1029/93je01775.
  12. ^ аб Соломатов, В.С.; Л.-Н. Морези (1996). «Застойная конвекция крышки на Венере». Журнал геофизических исследований . 101 (E2): 4, 737–4 , 753. Бибкод : 1996JGR...101.4737S. дои : 10.1029/95je03361.
  13. ^ ab Reese, CC; et al. (2007). "Механизмы прекращения магматического обновления поверхности на Венере". Журнал геофизических исследований . 112 (E4): E04S04. Bibcode : 2007JGRE..112.4S04R. doi : 10.1029/2006JE002782.
  14. ^ Иванов, МА; А.Т. Базилевский (1993). «Плотность и морфология ударных кратеров на тессерной местности, Венера». Geophysical Research Letters . 20 (23): 2, 579– 2, 582. Bibcode : 1993GeoRL..20.2579I. doi : 10.1029/93GL02692.
  15. ^ Базилевский, AT; JW Head III (1995). «Глобальная стратиграфия Венеры: анализ случайной выборки из тридцати шести тестовых участков». Earth Moon Planets . 66 (3): 285–336 . Bibcode : 1995EM&P...66..285B. doi : 10.1007/bf00579467.
  16. ^ ab Herrick, RR (1994). «Возрождение истории Венеры». Геология . 22 (8): 703– 706. Bibcode :1994Geo....22..703H. doi :10.1130/0091-7613(1994)022<0703:rhov>2.3.co;2.
  17. ^ Herrick, DL; EM Parmantier (1994). «Эпизодический крупномасштабный переворот двухслойных мантий планет земной группы». Journal of Geophysical Research . 99 (E1): 2053–2062 . Bibcode : 1994JGR....99.2053H. doi : 10.1029/93je03080.
  18. ^ ab Papuc, AM; GF Davies (2012). «Переходное расслоение мантии и эпизодическое поведение Венеры из-за механизма «базальтового барьера». Icarus . 217 (2): 499– 509. Bibcode :2012Icar..217..499P. doi :10.1016/j.icarus.2011.09.024.
  19. ^ Аркани-хамед, Дж. (1994). «О тепловой эволюции Венеры». Журнал геофизических исследований . 99 (E1): 2019–2033 . Bibcode : 1994JGR....99.2019A. doi : 10.1029/93je03172.
  20. ^ Moresi, LN; VS Solomatov (1998). «Мантийная конвекция с хрупкой литосферой: мысли о глобальных тектонических стилях Земли и Венеры». Geophysical Journal International . 133 (3): 669– 682. Bibcode : 1998GeoJI.133..669M. doi : 10.1046/j.1365-246X.1998.00521.x .
  21. ^ Соломон, SC (1993). «Геофизика Венеры». Physics Today . 46 (7): 48– 55. Bibcode : 1993PhT....46g..48S. doi : 10.1063/1.881359.
  22. ^ Гест, Дж. Э.; Э. Р. Стофан (1999). «Новый взгляд на стратиграфическую историю Венеры». Icarus . 139 (1): 55– 66. Bibcode :1999Icar..139...55G. doi :10.1006/icar.1999.6091.
  23. ^ Базилевский, AT; и др. (1999). «Ударные кратеры в геологических единицах северной Венеры: последствия для продолжительности перехода от тессеры к региональным равнинам». Geophysical Research Letters . 26 (16): 2593– 2596. Bibcode : 1999GeoRL..26.2593B. doi : 10.1029/1999GL008329 .
  24. ^ Базилевский, AT; JW Head III (1998). «Геологическая история Венеры: стратиграфический взгляд». Журнал геофизических исследований . 103 (E4): 8531– 8544. Bibcode : 1998JGR...103.8531B. doi : 10.1029/98JE00487.
  25. ^ Базилевский, AT; JW Head III (2006). "Ударные кратеры на региональных равнинах Венеры: возрастные связи с морщинистыми хребтами и последствия для геологической эволюции Венеры". Журнал геофизических исследований . 111 (E3): 3006. Bibcode : 2006JGRE..111.3006B. doi : 10.1029/2005JE002473 .
  26. ^ Иванов, MA; JW Head III (2008). «Формирование и эволюция плато Лакшми, Венера: оценка моделей с использованием наблюдений из геологического картирования». Планетная и космическая наука . 56 (15): 1949– 1966. Bibcode : 2008P&SS...56.1949I. doi : 10.1016/j.pss.2008.09.003.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Geodynamics_of_Venus&oldid=1268532249"