Tyk lithosfære sår tvivl om pladetektonikken i Venuss geologisk nyere fortid

På et tidspunkt for mellem 300 millioner og 1 milliard år siden, et stort kosmisk objekt smadret ind i planeten Venus, efterlader et krater på mere end 170 miles i diameter. Et hold af Brown University-forskere har brugt det ældgamle ar til at udforske muligheden for, at Venus engang havde jordlignende pladetektonik.

For en undersøgelse offentliggjort i Natur astronomi , forskerne brugte computermodeller til at genskabe virkningen, der udhuggede Mead-krateret, Venus største nedslagsbassin. Mjød er omgivet af to klippelignende forkastninger - klippeagtige krusninger frosset i tid efter det bassindannende stød. Modellerne viste, at for at disse ringe skulle være, hvor de er i forhold til det centrale krater, Venus' litosfære - dens stenede ydre skal - må have været ret tyk, langt tykkere end Jordens. Det fund tyder på, at et tektonisk regime som Jordens, hvor kontinentalplader driver som tømmerflåder oven på en langsomt kværnende kappe, forekom sandsynligvis ikke på Venus på tidspunktet for Mead-nedslaget.

"Dette fortæller os, at Venus sandsynligvis havde, hvad vi ville kalde et stillestående låg på tidspunktet for sammenstødet, " sagde Evan Bjonnes, en kandidatstuderende ved Brown og studiets hovedforfatter. "I modsætning til Jorden, som har et aktivt låg med bevægelige plader, Venus ser ud til at have været en planet med én plade i det mindste så langt tilbage som dette nedslag."

Bjonnes siger, at resultaterne er et modspil til nyere forskning, der tyder på, at pladetektonik kan have været en mulighed i Venus' relativt nye fortid. På jorden, beviser for pladetektonik kan findes over hele kloden. Der er enorme sprækker kaldet subduktionszoner, hvor skår af jordskorpe bliver drevet ned i undergrunden. I mellemtiden ny skorpe dannes ved midterhavets højdedrag, bugtede bjergkæder, hvor lava dybt inde fra Jorden flyder til overfladen og hærder til sten. Data fra orbitale rumfartøjer har afsløret rifter og kamme på Venus, der ligner en smule tektoniske træk. Men Venus er omgærdet af sin tykke atmosfære, gør det svært at lave definitive fortolkninger af fine overfladetræk.

Denne nye undersøgelse er en anderledes måde at gribe spørgsmålet an på, ved at bruge Mead-påvirkningen til at undersøge lithosfærens karakteristika. Mjød er et bassin med flere ringer, der ligner det enorme Orientale-bassin på Månen. Brandon Johnson, en tidligere Brown-professor, som nu er ved Purdue University, udgav en detaljeret undersøgelse af Orientales ringe i 2016. Det arbejde viste, at ringenes endelige position er stærkt knyttet til skorpens termiske gradient - den hastighed, hvormed stentemperaturen stiger med dybden. Den termiske gradient påvirker den måde, hvorpå klipperne deformeres og brækkes fra hinanden efter et sammenstød, hvilket igen er med til at bestemme, hvor bassinringene ender.

Bjonnes tilpassede teknikken brugt af Johnson, som også er medforfatter til denne nye forskning, at studere Mead. Arbejdet viste, at for at Meads ringe skulle være, hvor de er, Venus' skorpe må have haft en relativt lav termisk gradient. Den lave gradient - hvilket betyder en forholdsvis gradvis stigning i temperaturen med dybden - antyder en ret tyk venusisk litosfære.

"Du kan tænke på det som en sø, der fryser om vinteren, " sagde Bjonnes. "Vandet ved overfladen når først frysepunktet, mens vandet i dybden er lidt varmere. Når det dybere vand køler ned til lignende temperaturer som overfladen, du får en tykkere indlandsis."

Beregningerne tyder på, at gradienten er langt lavere, og litosfæren meget tykkere, end hvad du ville forvente for en planet med aktivt låg. Det ville betyde, at Venus har været uden pladetektonik så langt tilbage som for en milliard år siden, det tidligste tidspunkt, hvor videnskabsmænd tror, ​​at Mead-påvirkningen fandt sted.

Alexander Evans, en adjunkt ved Brown og studie medforfatter, sagde, at et overbevisende aspekt af resultaterne fra Mead er deres overensstemmelse med andre funktioner på Venus. Flere andre ringmærkede kratere, som forskerne kiggede på, lignede forholdsmæssigt Mead, og de termiske gradientestimater er i overensstemmelse med den termiske profil, der er nødvendig for at understøtte Maxwell Montes, Venus' højeste bjerg.

"Jeg tror, ​​at opdagelsen yderligere fremhæver det unikke sted, hvor Jorden, og dets system af global pladetektonik, har blandt vores planetariske naboer, " sagde Evans.