Учёные обнаружили новую геологическую связь между Землёй и Венерой

Венеру иногда называют планетой-сестрой Земли из-за их общих физических, геологических и атмосферных особенностей. Учёные обнаружили кое-что новое в геологии Венеры, что напоминает нам о сходстве между двумя планетами. Чтобы понять, что обнаружили исследователи, нужно заглянуть вглубь обеих планет.

Есть несколько причин, по которым эту пару планет иногда называют близнецами. У них есть несколько общих характеристик:

• Они — соседи по внутренней Солнечной системе.

• Они обе каменистые.

• Они примерно одинакового размера и массы.

• На обеих мало кратеров, что говорит о молодости поверхности.

• У них есть атмосфера и плотные облака.

• У них есть геологическое сходство и такие особенности поверхности, как вулканы, горы, плоскогорья и равнины.

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience, посвящено последнему пункту в этом списке. Его название — «Нагорье Земли Иштар на Венере, поднятое кратоноподобными механизмами формирования». Ведущий автор — Фабио Капитанио, доцент Школы Земли, атмосферы и окружающей среды Университета Монаша.

Земля Иштар — одна из трёх крупных высокогорных областей на Венере. Её рельеф включает горы, равнины и плато. На Земле Иштар находится горная цепь Горы Максвелла, её высота составляет около 11 км, в то время как высота Эвереста — 8,8 км.

У Земли Иштар очень сложный рельеф и, похоже, она сильно деформирована. Это свидетельствует о том, что в прошлом Венера пережила мощную геологическую активность.

На Земле Иштар также находится плато Лакшми площадью два миллиона квадратных километров и высотой около четырёх километров, окружённое крайне деформированным рельефом. Оно состоит из гладких лавовых потоков и включает два больших щитовых вулкана. Диаметр патеры Колетт составляет около 130 км, а патеры Сакахавея — около 200 км в поперечнике и 1-2 км в глубину. Хотя сейчас Венера тектонически неактивна, учёные считают, что за безумный рельеф региона ответственна древняя тектоническая активность.

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience, посвящено особой части геологии, исследованию кратонов. Кратоны — это древние геологические платформы земных континентов. Это стабильные части земной литосферы, которые обычно находятся в центре континентальных плит планеты. Кратоны пережили обширную историю раскола и слияния континентов. Как правило, они состоят из чрезвычайно прочных пород фундамента и имеют глубокие корни, которые могут уходить на несколько сотен километров в мантию планеты.

Некоторые кратоны возникли в докембрийскую эпоху, более 2,5 миллиардов лет назад. Другие могут быть ещё старше и относятся к раннему периоду существования Земли — хадейскому и архейскому эонам.

В новой работе Капитанио и его соавторы использовали данные космического аппарата НАСА «Магеллан» и высокопроизводительное компьютерное моделирование для более глубокого изучения процесса формирования Земли Иштар. Они обнаружили, что Земля Иштар могла сформироваться так же, как и земные кратоны.

На Земле плато и горные пояса, подобные Земле Иштар, очевидно, возникли в результате столкновения континентальных плит. Земля Иштар похожа на Тибетское нагорье, и столкновение континентов является основной причиной её образования. За Землёй Иштар и другими террасами Венеры должно стоять что-то другое, поскольку на планете отсутствует тектоника плит. Но у Земли Иштар есть кое-что общее с Землёй. Она имеет толстый слой коры, похожий на земные кратоны.

Это говорит о том, что у планет есть или были общие процессы. Земля Иштар и другие области Венеры могли возникнуть из горячих недр планеты. Существует несколько конкурирующих объяснений формирования кратонов Земли, но одно из них — это модель расплавленного плюма. Она гласит, что поднимающиеся шлейфы расплавленных пород поступают из глубин мантии Земли и образуют толстые слои, на вершине которых находятся кратоны.

«Это исследование бросает вызов нашему пониманию того, как эволюционируют планеты», — говорит ведущий автор работы Капитанио. «Мы не ожидали, что Венера с её палящей температурой поверхности 460°C и отсутствием тектоники плит будет обладать такими сложными геологическими особенностями».

Хотя Венера не имеет тектоники плит, у неё есть горячая литосфера. Температура поверхности планеты составляет около 460°C. Тепло распространяется и на литосферу, которая горячее земной из-за парникового эффекта Венеры. Поверхность просто не может отводить тепло так, как это делает Земля. Сильный нагрев означает, что литосфера Венеры, вероятно, тоньше земной. В то время как толщина земной литосферы может достигать 200 км, а может быть и больше, толщина литосферы Венеры составляет всего 50-100 км. Поскольку она намного тоньше, то и слабее.

«Горячая литосфера Венеры может сделать её хорошим аналогом ранней Земли и способствовать тем же типам процессов формирования континентов, которые происходили на Земле», — пишут исследователи в брифинге в Nature. «Мы сосредоточились на Земле Иштар, самом широком из плато, для которого мы обнаружили, что топография, толщина коры и гравитационные сигналы согласуются с нашими симуляциями, когда смоделированная литосфера примерно в 10-50 раз слабее земной».

Тонкая литосфера благоприятствует «образованию толстой магматической коры поверх глубокой остаточной обеднённой мантии», — пишут авторы в своём исследовании.

«Эта находка открывает новый увлекательный взгляд на Венеру и её потенциальные связи с ранней Землёй», — говорит Капитанио. «Обнаруженные нами особенности Венеры поразительно похожи на ранние континенты Земли, что позволяет предположить, что динамика прошлого Венеры могла быть более схожей с земной, чем считалось ранее».

Исследование показывает, что, несмотря на различия, у разных каменистых планет могут быть общие механизмы. Обнаружение таких кратонов или кратонно-ассоциированных механизмов на другой планете может помочь учёным понять Землю. «Изучая подобные особенности на Венере, мы надеемся раскрыть секреты ранней истории Земли», — говорит доцент Капитанио.

Венера — это как план «Б» Солнечной системы. Если жизнь не смогла прижиться на Земле, то, возможно, она смогла бы прижиться на Венере. Есть свидетельства того, что на Венере когда-то была жидкая вода и она находилась в обитаемой зоне, хотя это и не точно. В любом случае, если на Земле есть жизнь, то на Венере слишком жарко.

Древние кратоны Земли — это часть её истории. На нашей планете геология, жизнь и атмосфера планеты тесно связаны между собой. Понимание того, что общего между Землёй и Венерой и чем они отличаются друг от друга, позволит исследователям узнать больше о траектории развития Земли как живой планеты.

Будущие миссии к Венере уже находятся в разработке, и они должны дать ещё больше объяснений разным результатам существования планет-сестёр.

«Наше исследование проложило путь для будущих миссий к Венере, таких как DAVINCI, VERITAS и EnVision», — сказал Капитанио. «Эти миссии позволят получить дополнительные сведения о геологической истории Венеры и её связи с Землёй».