A Vénusz geológiája

A Naprendszer bolygói közül tömegében, sűrűségében és összetételében a Vénusz hasonlít Földhöz leginkább, ezért azt várnánk, hogy geológiája is hasonló bolygónkéhoz. Valójában a Vénusz különleges geológiájú bolygó. Többek között vastag légköre miatt Földünkhöz hasonlóan kevés becsapódásos kráter borítja felszínét – a hasonlóság azonban itt véget is ér. Nincs mágneses tere vagy globális lemeztektonikája, a felszín nagy részét vulkanikus kőzetek borítják, a vénuszi geológia legfontosabb eleme a vulkanizmus. Bár van a Földre is jellemző vénuszi vulkanizmus, a legtöbb formája egyedülálló a Vénuszon.

Mi lehet az oka, hogy Földünk és a Vénusz, két hasonló tömegű és összetételű bolygó ennyire különbözzön geológiájában? Úgy tűnik, a különbség legfontosabb oka egy nagytömegű hold jelenléte illetve hiánya.

A Vénusz nem könnyen árulja el titkait. Rendkívül vastag atmoszférája, mely a földinek 90-szerese, valamint a magas felszíni hőmérséklet (470°C), nagyon megnehezíti a kutatást. Ismereteink nagy része az orbitális radarmegfigyelésekből származik (1), hiszen a felszínt a látható hullámhosszakon eltakarja a felhőtakaró. Ezen kívül számos leszállóegység küldött vissza a felszínről az adatokat, képeket (2, 3, 4).

A Vénusz-felszín nagy része viszonylag sík; három topográfiai egységre oszlik: alföldekre, felföldekre és síkságokra. A radarmegfigyelés kezdeti napjaiban a felvidékeket a Földi kontinensekkel hasonlították össze, de a legújabb kutatások kimutatták, hogy ez csak külső hasonlóság, hiszen a lemeztektonika szinte teljes hiánya nem teszi lehetővé kontinensek létezését. 

Vulkanizmus a Vénuszon

A Vénusz felszínét egyértelműen a vulkanizmus határozza meg. A bolygó körülbelül 80%-át vulkanikus lávasíkságok borítják, melyeket több mint száz nagy, különálló pajzsvulkán tarkít, valamint több kisebb vulkán és korona. A koronák, ezek a vulkanikus képződmények egyedülállóak a Vénuszon: hatalmas, 100–300 kilométeres gyűrű alakú szerkezetek, melyek több száz méterrel emelkednek a felszín fölé. Ezek akkor keletkeztek, amikor a köpenyben emelkedő forró magma felfelé tolja a kéreg anyagát. Ez a kupola alakú képződmény aztán egy koronaszerű alakzattá omlik össze.

A 20 kilométer alatti átmérőjű vulkánok nagyon gyakoriak a Vénuszon. Sokszor meredek oldalú lapított dómként vagy „palacsintaként” („pancake”) jelennek meg, amelyekről a földi pajzsvulkánokhoz hasonló módon jönnek létre, bár jóval nagyobbak azoknál. Vulkánok százaiból álló csoportokat szoktak találni a pajzsmezőknek nevezett területeken, ahol sokszor koronákkal társulnak. A palacsintákat a Vénusz magas légköri nyomása alatt kitörő, viszkózus, szilícium-dioxidban gazdag láva hozza létre.

A Vénusz felszínforma-kincsének további különlegességei a novák, melyek haránttelérek radiális hálózatai és az arachnoidok. Az arachnoidok, ahogy nevük is mutatja, pókhálóhoz hasonlítanak, több koncentrikus kört alkotva, amelyeket egy novához hasonló, radiális törések komplex hálózata vesz körül.

A globális lemeztektonika hiánya és a fiatal felszín

De miért is ritkák a becsapódásos kráterek a Vénuszon? Részben azért, mert a Vénusz sűrű légkörében nem érik el a felszínt a kisebb meteoroidok (5). A Venera és a Magellan adatai szerint nagyon kevés olyan becsapódási kráter van, amelynek kisebb, mint 30 kilométer és nincs olyan kráter, amelynek átmérője kisebb, mint 2 kilométer. Ugyanakkor a nagy kráterekből is kevesebb van, és ezek is viszonylag fiatalnak tűnnek.

A becsapódásos kráterek hiányának másik oka még izgalmasabb. A felszínformák teljesen véletlenszerű eloszlást mutatnak (6), ami azt jelenti, hogy a bolygó teljes felszíne geológiailag fiatal, és nagyjából azonos korú. Ezt a különleges tényt globális lemeztektonika nélkül valami mással kell megmagyarázni. Úgy tűnik, hogy a Vénusz ciklusosan – legutóbb mintegy 300–500 millió évvel ezelőtt – valamiféle globális felszínváltozáson megy keresztül, amely eltűnteti az idősebb felszínformákat (7).

A Hold és a globális lemeztektonika

Noha mindkét bolygó kezdeti feltételei hasonlóak voltak, a Vénuszon nem alakult ki globális lemeztektonika, a Földön pedig igen – ennek köszönhetjük az élet létezését is bolygónkon – de mi lehet ennek az oka? Hasonló tömeg, hasonló kémiai összetétel (14) mellett a két bolygónak hasonló geológiája kéne, hogy legyen. Az ok Holdunk léte lehet. A Hold által keltett árapályerők Földünk kérgére olyan ​​hatással voltak, hogy az megrepedezett, több kéreglemezt alkotva. Ezek a tektonikus lemezek az asztenoszférán úsznak, egymáshoz képest végzett mozgásuk szerint háromféle lemezszegélyt különböztetünk meg: ütköző, széttartó, illetve súrlódó szegélyt. Földünk vulkanizmusának döntő többsége lemezszegélyeknél helyezkedik el.

A Vénuszon viszont a vulkáni síkságok eltérő morfológiával rendelkeznek, amelyek különböző vulkanizmust jeleznek. A meredek oldalú viszkózus dómok térben és stratigrafikusan kapcsolódnak a pajzsmezőkhöz, és az idősebb pajzsmezők vulkanizmusa azt sugallja, hogy forrásaik globálisak, de magmaellátásuk korlátozott. Ez összhangban van a sekély kéregolvadással, a tározókban található magma differenciálódásával és a kéreg anyagának részleges megolvadásával (16).

A Földi globális lemeztektonika lehetővé teszi a belső hő távozását a földköpenyből a felszín felé (8, 9). Miután a Vénuszon nincsen globális lemeztektonika, a radioaktív elemek lebomlásából származó belső hő nem tud eltávozni, köpenye felmelegszik, majd a globális vulkanizmus a bolygó felszínének nagy részét friss lávával borítja el.

Források:

1. Magellan Mission to Venus, https://www2.jpl.nasa.gov/magellan/
2. Venera: http://www.astronautix.com/v/venera.html
3. Soviet Venus Images: http://mentallandscape.com/C_CatalogVenus.htm
4. Venera Images of Venus: https://web.archive.org/web/20151114164157/http://www.strykfoto.org/venera.htm
5. Bougher, S. W.; Hunten, D. M.; Philips, R. J.; McKinnon, William B.; Zahnle, Kevin J.; Ivanov, Boris A.; Melosh, H. J. (1997). Venus II – Geology, Geophysics, Atmosphere, and Solar Wind Environment. Tucson: The University of Arizona Press. p. 969. ISBN 978-0-8165-1830-2.
6. Kreslavsky, Mikhail A.; Ivanov, Mikhail A.; Head, James W., The resurfacing history of Venus: Constraints from buffered crater densities. http://planetary.brown.edu/pdfs/4932.pdf
7. Strom, Robert G.; Schaber, Gerald G.; Dawson, Douglas D.: The Global Resurfacing of Venus, https://zenodo.org/record/1231347#.YFmgaK9KjIU
8. Stern, Robert J. (2002). „Subduction zones”. Reviews of Geophysics. 40 (4): 1012. https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2001RG000108
9. Robert Maurer: The Origin and the Mechanics of the Forces Responsible for Tectonic Plate Movements, https://web.archive.org/web/20170912092633/http://www.tectonic-forces.org/
10. George Musser: Double Impact May Explain Why Venus Has No Moon, https://www.scientificamerican.com/article/double-impact-may-explain/
11. Nick, Hoffman (11 June 2001). „The Moon And Plate Tectonics: Why We Are Alone” https://www.spacedaily.com/news/life-01×1.html
12. Turner, S.; Rushmer, T.; Reagan, M.; Moyen, J.-F. (2014). „Heading down early on? Start of subduction on Earth”. Geology. 42 (2): 139–142.
13. Peter Ward, Donald Brownlee: “Rare Earth: Why Complex Life is Uncommon in the Universe,”
14. Basilevsky, A. T.; J. W. Head III (2003). The surface of Venus, https://web.archive.org/web/20060327035304/http://porter.geo.brown.edu/planetary/documents/2875.pdf
15. Neith, Katie (April 15, 2011). „Caltech Researchers Use GPS Data to Model Effects of Tidal Loads on Earth’s Surface”. Caltech.
16. Davide Zaccagninoa, Francesco Vespeb, Carlo Doglioni: Tidal modulation of plate motions. https://core.ac.uk/download/pdf/323192022.pdf
17. Christopher H. Scholz, Yen Joe Tan, Fabien Albino. The mechanism of tidal triggering of earthquakes at mid-ocean ridges. Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-10605-2
18. Fredric W. Taylor, Håkan Svedhem & James W. Head III: Venus: The Atmosphere, Climate, Surface, Interior and Near-Space Environment of an Earth-Like Planet, https://link.springer.com/article/10.1007/s11214-018-0467-8