В исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, исследователи использовали компьютерные модели, чтобы воссоздать удар, образовавший кратер Мид, крупнейший ударный бассейн Венеры. Мид окружен двумя обрывистыми разломами – каменистой рябью, застывшей во времени после впадинообразующего воздействия. Модели показали, что для того, чтобы эти кольца были там, где они находятся по отношению к центральному кратеру, литосфера Венеры – ее скалистая внешняя оболочка – должна была быть довольно толстой, намного толще, чем у Земли. Это открытие предполагает, что тектонический режим, подобный земному, когда континентальные плиты дрейфуют, как плоты, над медленно взбалтывающейся мантией, вероятно, не происходил на Венере во время удара Мида.
«Это говорит нам о том, что у Венеры, вероятно, было то, что мы назвали бы застойной крышкой во время удара», – сказал Эван Бьоннес, аспирант Брауна и ведущий автор исследования. "В отличие от Земли, у которой есть активная крышка с движущимися пластинами, Венера, по-видимому, была планетой с одной пластиной, по крайней мере, еще до этого столкновения."
Бьоннес говорит, что результаты предлагают контрапункт недавним исследованиям, предполагающим, что тектоника плит могла быть возможной в относительно недавнем прошлом Венеры.
На Земле свидетельства тектоники плит можно найти по всему миру. Существуют огромные рифты, называемые зонами субдукции, где полосы земной коры уходят в недра. Между тем, новая кора образуется на срединно-океанических хребтах, извилистых горных хребтах, где лава из глубины Земли течет на поверхность и затвердевает в скале. Данные с орбитального космического корабля выявили трещины и гребни на Венере, которые немного похожи на тектонические элементы.
Но Венера покрыта плотной атмосферой, что затрудняет окончательную интерпретацию мелких деталей поверхности.
Это новое исследование представляет собой другой подход к решению вопроса, использующий удар Мида для исследования характеристик литосферы. Медовуха представляет собой многокольцевую чашу, похожую на огромный восточный бассейн на Луне.
Брэндон Джонсон, бывший профессор Брауна, который сейчас работает в Университете Пердью, опубликовал подробное исследование колец Orientale в 2016 году. Эта работа показала, что окончательное положение колец сильно зависит от теплового градиента земной коры – скорости, с которой температура породы увеличивается с глубиной. Температурный градиент влияет на то, как породы деформируются и разрушаются после удара, что, в свою очередь, помогает определить, где кончаются кольца бассейна.
Бьоннес адаптировал технику, использованную Джонсоном, который также является соавтором этого нового исследования, для изучения Мид. Работа показала, что для того, чтобы кольца Мида были там, где они есть, кора Венеры должна иметь относительно низкий температурный градиент. Этот низкий градиент, означающий сравнительно постепенное повышение температуры с глубиной, предполагает довольно толстую литосферу Венеры.
"Вы можете думать об этом как о замерзающем озере зимой", – сказал Бьоннес. "Вода на поверхности сначала достигает точки замерзания, а вода на глубине немного теплее. Когда эта более глубокая вода остынет до температуры, аналогичной температуре поверхности, вы получите более толстый ледяной покров."
Расчеты показывают, что градиент намного ниже, а литосфера намного толще, чем можно было бы ожидать от планеты с активной крышкой.
Это означало бы, что на Венере не было тектоники плит еще миллиард лет назад, это была самая ранняя точка, в которой, по мнению ученых, произошло столкновение с Мидом.
Александр Эванс, доцент Брауна и соавтор исследования, сказал, что одним из убедительных аспектов выводов Мида является их согласованность с другими особенностями Венеры. Несколько других кольцевых кратеров, на которые смотрели исследователи, были пропорционально похожи на Мид, а оценки температурного градиента согласуются с тепловым профилем, необходимым для поддержки Максвелла Монтеса, самой высокой горы Венеры.
«Я думаю, что это открытие еще раз подчеркивает уникальное место, которое Земля и ее система глобальной тектоники плит занимают среди наших планетных соседей», – сказал Эванс.