Венера — очень горячая «особа». Планета испещрена десятками тысяч вулканов, действующих и спящих. Она может быть еще более геологически активной, чем считалось ранее. Новые расчеты исследователей из Вашингтонского университета в Сент-Луисе показывают, что внешняя кора планеты может постоянно перемешиваться. Это явление, именуемое конвекцией коры, может объяснить мощный вулканизм и особенности венерианского ландшафта.
Вячеслав Соломатов, профессор наук о Земле, окружающей среде и планетах в Университете Сент-Луиса говорит, что раньше никто всерьез не рассматривал возможность конвекции в коре Венеры. Но расчеты показывают, что конвекция не только возможна, но и более чем вероятна. Это заставляет пересмотреть эволюцию планеты. Статья была опубликована в журнале Physics of the Earth and Planetary Interiors. Соавтором Соломатова является Чхави Джайн, научный сотрудник Вашингтонского университета.
Конвекция, хорошо известный в геологии процесс, происходит, когда нагретые породы поднимаются к поверхности планеты, а более холодные опускаются, создавая непрерывный конвейер. На Земле конвекция в глубине мантии обеспечивает энергию, которая управляет тектоникой плит.
Земная кора, толщина которой на континентах составляет до 40 километров, а в океанических впадинах — до 6 километров, слишком тонкая и холодная, чтобы поддерживать конвекцию. Но авторы предполагают, что кора Венеры может иметь подходящую толщину (30–90 километров в зависимости от местоположения), температуру и состав горных пород, чтобы поддерживать бесперебойную работу этого конвейера.
Чтобы проверить эту возможность, Соломатов и Джейн применили разработанные в их лаборатории новые гидродинамические модели. Их расчеты показали, что кора Венеры действительно может поддерживать конвекцию — и это совершенно новый взгляд на геологию планеты.
В 2024 году исследователи использовали аналогичный метод и доказали, что конвекция отсутствует в коре и мантии Меркурия. Эта планета слишком мала и значительно остыла с момента своего образования 4,5 миллиарда лет назад, несмотря на близость к Солнцу.
Венера — горячая планета как внутри, так и снаружи. Температура на поверхности достигает 465°C, а на ее вулканах и других особенных поверхностях видны явные признаки плавления. Ученые давно задавались вопросом, как тепло из недр планеты может передаваться на поверхность. Конвекция в коре может быть недостающим звеном механизма.
По словам Соломатова, конвекция вблизи поверхности также может влиять на тип и расположение вулканов на Венере. В 2023 году Пол Бирн, доцент кафедры наук о Земле, опубликовал атлас, включающий 85 000 вулканов Венеры, основанный на снимках миссии NASA «Магеллан» начала 1990-х годов.
Специалисты обсудили возможное сотрудничество в будущем, которое объединит математическое моделирование с наблюдениями за поверхностью Венеры для лучшего понимания геологии планеты.
Соломатов надеется, что будущие миссии на Венеру смогут предоставить более подробные данные о плотности и температуре венерианской коры. Если конвекция происходит так, как предположили ученые, то некоторые участки коры должны быть более горячими и менее плотными, чем другие, и эти различия можно было бы обнаружить с помощью гравиметрических измерений высокого разрешения.
Но еще более интригующей целью исследований является Плутон — замерзшая карликовая планета на окраине Солнечной системы. На снимках, сделанных в рамках миссии «Новые горизонты», в районе Равнины Спутников Плутона были обнаружены примечательные многоугольные узоры, напоминающие границы тектонических плит на Земле. Эти многоугольники образованы медленными конвекционными потоками в слое твердого азотного льда толщиной 4 км.
Плутон, вероятно, является вторым после Земли планетарным телом в Солнечной системе, где конвекция, приводящая в движение тектонические плиты, отчетливо видна на поверхности. Это удивительная система, которую еще предстоит изучить.
