Геология венеры

Примечания

1. О.Н.Ржига, А.И.Сидоренко. Загадочные ландшафты Венеры // Земля и Вселенная. — М.: Наука, 1990. — № 2. — С. 91.
2. О.Н.Ржига, А.И.Сидоренко. Загадочные ландшафты Венеры // Земля и Вселенная. — М.: Наука, 1989. — № 6. — С. 45.
3. . Дата обращения: 29 мая 2012.
4. ↑  (англ.) Bougher, S.W.; Hunten, D.M.; Philips, R.J.; William B. McKinnon, Kevin J. Zahnle, Boris A. Ivanov, H.J. Melosh. Venus II – Geology, Geophysics, Atmosphere, and Solar Wind Environment (англ.). — Tucson: The University of Arizona Press  (англ.) (рус., 1997. — P. 969. — ISBN 0-8165-1830-0.
5. ↑  (недоступная ссылка). Дата обращения: 24 октября 2011.
6. Dr Graeme Melville (Astronomers from the University of Wollongong, Australia) and Prof. Bill Zealey
7. ↑
8. То есть, на 2011 год достоверно неизвестно, требуется ли столкновение с другим крупным небесным телом для начала нового периода глобального базальтового вулканизма (новый цикл обновления коры планеты).

Поверхность Венеры

Зонд «Пионер-Венера» установил, что венерианская поверхность преимущественно равнинного типа. Обширную площадь (80% всей поверхности) занимают лавовые равнины, образованные застывшими базальтовыми породами. Разница между самой высокой (11 км) и самой низкой (2,9 км) точкой составляет 13 км (на Земле – 20 км).

На Венере найдены следующие структурные образования:

1. Кратеры.

В отличие от Марса и Меркурия, поверхность Венеры кратерирована очень слабо – насчитывается примерно 1000 ударных кратеров размерами от 3 до 280 км. При этом большие кратеры отсутствуют. Эти особенности позволяют ученым предположить, что поверхность Венеры сформировалась в период 3,8-4,5 миллиарда лет назад после тяжелой бомбардировки. Таким образом, рельеф Венеры говорит об относительно небольшом возрасте планеты.

1. Арахноиды – структурные элементы вулканического происхождения.

Они имеют вид большеразмерных (100-200 км в диаметре) концентрических овалов с густой сетью поперечных разломов. За счет сходства с паутиной арахноиды и получили свое название. Такая форма образуется в результате того, что в момент извержения весь объем лавы изливается единым потоком и растекается по поверхности круговым способом. Плоские вулканы расположены в основном на равнинах северного полушария, образованных сильно спрессованной породой. К настоящему времени найдено 256 арахноидов, из которых 56 имеют свое название.

1. Океанские впадины, или низменности, заполненные веществом с возвышенностей, перенесенным туда в процессе эрозии. Исследователи считают, что в прошлом впадины могли содержать большое количество воды, а сама планета напоминала Землю с ее огромными океанами.
2. Горы.

На 1/10 части поверхности расположены возвышенности, достигающие более 2 км в высоту. Наиболее крупными из них являются области Бета, Фемиды, Фебы, Земли Лады, Афродиты, Иштар. Одними из самых высоких являются горы Акны и Фрейи, достигающие в высоту 7 км. Самая высокая точка на Венере — горы Максвелла (11 км), расположенные в районе Земли Иштар. Они образовались в результате тектонических сжатия, растяжения и бокового движения.

1. Тессеры – сильно пересеченные участки возвышенности длиной до нескольких тысяч километров, похожие сверху на черепицу.

Они занимают 8% поверхности и состоят из ступенчатых хребтов высотой 1-2 км и разделяющих их долин. Тессеры называют именами известных богинь. Так, например, крупное нагорье длиной 3000 км называется тессерой Фортуны. По мнению геологов тессеры сформировались на равнинных участках, которые впоследствии подверглись тектонической деформации.

1. Венцы – овальные и округлые структуры на поверхности.

Они имеют размер 150-600 км и состоят из центрального плато и колец горных гряд. Многие венцы обрамлены застывшей лавой. На Венере расположено несколько сотен венцов. Считается, что эти элементы образовались в результате вулканической активности и являются основными местами выхода лавы.

Поскольку снимки делаются в разных спектрах, какого цвета Венера определить трудно. При наблюдении из космоса планета имеет пыльно-оранжевый оттенок из-за плотных облаков, поглощающих синие волны. До планеты доходит свет красного спектра. Учитывая особенности поверхности, а также их возможное происхождение, предполагаемый цвет Венеры, точнее ее поверхности, красно-коричневый.

Равнины и горы

«Россия — громадная равнина, по которой носится лихой человек», — сказал русский писатель А. П. Чехов. К такому выводу он пришел во время путешествия на Сахалин: на протяжении более 4 тыс. верст знаменитому классику так и не встретились настоящие горы. Рельеф кардинально начал меняться лишь в районе Байкала. Действительно, равнины занимают три четверти территории страны (остальное — горы). Рассмотрим самые большие.

Равнины

Так называют участки суши с незначительным колебанием высот (до 200 м). В зависимости от абсолютных высот различают низменные (до 200 м) и возвышенные (200–500 м) равнины, а также плоскогорья (более 500 м).

Среднесибирское плоскогорье

Считается тоже равниной, но в отличие от двух других более высокой. Здесь преобладают возвышенности с плоскими поверхностями и довольно крутыми склонами. Пейзаж напоминает скорее горную местность. Реки Среднесибирского плоскогорья порожистые и стремительные, а климат очень контрастный: летом устанавливается невыносимая жара, зимой — лютые морозы.

Восточно-европейская (русская) равнина

Тянется от западных границ России до Уральских гор и по праву считается великой, поскольку является второй в мире по площади (составляет около 5 млн км2 ) после Амазонской. То, что она называется равниной, вовсе не означает, что ее поверхность абсолютно плоская. Наоборот: здесь холмы чередуются с низменностями. Большинство из них — результат работы ледника.

Западно-сибирская равнина

Площадь самой плоской и низкой на Земле равнины — около 3 млн км2 . Берега текущих по ней рек так невысоки, что малейший паводок грозит настоящим разгулом стихии. По форме равнина напоминает блюдце. Когда здесь выпадают обильные осадки, вода скапливается, очень медленно испаряется — образуются застои.

Горы

Как правило, это вытянутые участки суши, которые поднимаются над уровнем моря и характеризуются резким колебанием уровней. Они бывают высокими (более 2000 м), средними (от 1000 до 2000 м) и низкими (менее 1000 м); старыми и молодыми (в зависимости от того, активны ли в них процессы рельефообразования). Горы редко одиночны. Обычно они располагаются друг возле друга и формируют горные страны.

Алтайские горы

Наиболее высокие в Сибири. Их именуют золотыми (вероятно, корни этой идеи следует искать в тюркском слове «алтын» — «золотой», от которого пошло название цепи). Алтайские горы, как никакие другие в России, богаты озерами с водой изумрудного цвета и пещерами. Еще одна уникальная особенность этой горной системы в том, что она расположена на границе четырех государств: России, Китая, Монголии и Казахстана.

Кавказские горы

Самые высокие в России. Здесь располагаются 12 высочайших пиков страны и все восемь русских пятитысячников (горы высотой более 5000 м). Среди них — гора Эльбрус, высшая точка России и всей Европы. Поднявшись на ее вершину, можно одновременно увидеть два моря: Чёрное и Каспийское. Кавказские горы — молодые. Здесь до сих пор активно горообразование, которое сопровождают вулканизм и землетрясения, иногда имеющие катастрофический характер.

Саянские горы

Образованы двумя хребтами: Западным и Восточным Саяном. Последний по отношению к первому расположен почти под прямым углом. Западный Саян более ровный и островерхий, здесь практически нет ледников, а Восточный — полная противоположность: его хребты увиты ледяными шапками. Горная цепь богата водопадами, реками, озерами, цветущими альпийскими лугами, ягодными и грибными полянами. Здесь находится исток Енисея — реки Большой и Малый Енисей.

Уральские горы

Самые протяженные в России: с севера на юг они раскинулись более чем на 2 тыс. км. Урал образовался около 200 млн лет назад и в прошлом был очень высоким. Сейчас гора Народная, максимальная точка цепи, — всего 1895 м. Здесь давно затихли внутренние процессы (поэтому пики не растут), зато достаточно активны внешние (под их воздействием хребет постепенно разрушается).

Поделиться ссылкой

Жизнь на Венере — почему она не могла здесь появиться

Как утверждают швейцарские ученые в своей статье, опубликованной в журнале Nature, жизнь на Венере не могла улететь в облака, так как быть ее здесь никогда не могло. Чтобы выяснить это, исследователи построили модель климатической эволюции, что позволило выяснить как менялись условия на планете с момента ее зарождения. Как выяснилось, температура на Венере никогда не опускалась до таких значений, чтобы могла появиться жидкая вода, даже не океан, а хотя бы озерцо.

Как известно, на заре появления таких планет, как наша Земля и Венера, их поверхности представляли собой потоки раскаленной магмы. В результате вся вода могла присутствовать только в виде пара, смешанного с другими газами. Со временем температура снизилась даже на Венере. Однако до какого значения она опустилась, ученым было неизвестно. Чтобы выяснить это, необходимо учитывать все факторы, которые помогают процессу охлаждения и противостоят ему.

Венера расположена гораздо ближе к Солнцу, чем Земля. Соответственно, высокая температура в первую очередь связана с близким расстоянием к звезде. Но, кроме расположения относительно светила необходимо еще учитывать активность последнего. В период зарождения Солнечной системы, а также на ранних этапах ее существования Солнце выбрасывало в космос меньше энергии, чем сейчас, как будто специально давало возможность планетам немного остыть.

На ранних этапах существования Солнечной системы Солнце выделяло меньше тепла

Но и это еще не все. На температуру на планете влияет ее собственная атмосфера, особенно если она плотная и содержит большое количество парниковых газов, к примеру, того же пара. Такая атмосфера как парник задерживает температуру на поверхности. Именно по этой причине на Венере температура даже выше, чем на Меркурии, несмотря на то, что эта планета гораздо ближе к Солнцу.

Построенная учеными модель показала, что плотные облака на Венере образовывались в основном на неосвещенной Солнцем стороне. Поэтому даже в ночное время она не могла остывать. В дневное же время аккумулировала тепловую энергию звезды. В результате Венера не успела снизить температуру настолько, чтобы могла появиться жидкая вода. Постепенно Солнце начало наращивать свою активность, и планета стала такой, какой мы ее знаем сейчас.

Земля сконденсировала большие объемы воды, что позволило зародиться жизни

Ударные кратеры и оценка возраста поверхности

Рельефное радиолокационное изображение кратера Данилова

Радиолокационные исследования Земли позволили выявить некоторые топографические закономерности, связанные с кратерами , а зонды « Венера 15» и « Венера 16» выявили почти 150 таких объектов вероятного происхождения удара. Глобальное покрытие Magellan впоследствии позволило идентифицировать около 900 ударных кратеров.

Данилов , Аглаоника и Saskja кратеры

По сравнению с Меркурием , Луной и другими подобными телами у Венеры очень мало кратеров. Отчасти это связано с тем, что плотная атмосфера Венеры сжигает более мелкие метеориты до того, как они упадут на поверхность. Данные Венеры и Магеллана совпадают: существует очень мало ударных кратеров диаметром менее 30 километров (19 миль), а данные Магеллана показывают отсутствие каких-либо кратеров диаметром менее 2 километров (1,2 мили). Маленькие кратеры имеют неправильную форму и появляются группами, что указывает на замедление и разрушение ударников. Однако крупных кратеров тоже меньше, и они кажутся относительно молодыми; они редко заполнены лавой, показывая, что они образовались после того, как вулканическая активность в этом районе прекратилась, а данные радаров показывают, что они грубые и не успели разрушиться.

По сравнению с ситуацией с такими телами, как Луна, определить возраст различных участков поверхности Венеры на основе подсчета кратеров труднее из-за небольшого количества кратеров. Однако характеристики поверхности согласуются с полностью случайным распределением, подразумевая, что поверхность всей планеты примерно одного возраста или, по крайней мере, что очень большие области не сильно отличаются по возрасту от среднего.

Взятые вместе, это свидетельство предполагает, что поверхность Венеры геологически молода. Распределение ударных кратеров, по-видимому, наиболее согласуется с моделями, которые требуют почти полного восстановления поверхности планеты. После этого периода экстремальной активности скорость процесса снизилась, и начали накапливаться ударные кратеры, с тех пор лишь незначительные изменения и шлифовка.

Молодая поверхность, созданная одновременно, представляет собой другую ситуацию по сравнению с любой другой планетой земной группы.

Магнитное поле и внутренняя структура

Кора Венеры имеет толщину 70 километров (43 мили) и состоит из силикатных пород . Толщина мантии Венеры составляет примерно 2840 километров (1760 миль), ее химический состав, вероятно, аналогичен хондритам . Поскольку Венера — планета земного типа , предполагается, что у нее есть ядро ​​из полутвердого железа и никеля с радиусом примерно 3000 километров (1900 миль).

Отсутствие сейсмических данных с Венеры сильно ограничивает то, что можно точно знать о структуре мантии планеты, но модели мантии Земли были изменены, чтобы делать прогнозы. Ожидается, что самая верхняя мантия на глубине от 70 до 480 километров (от 43 до 298 миль) в основном состоит из минерального оливина . Спускаясь через мантию, химический состав остается в основном таким же, но где-то между 480 и 760 километрами (300 и 470 миль) возрастающее давление заставляет кристаллическую структуру оливина превращаться в более плотно упакованную структуру шпинели . Другой переход происходит на глубине от 760 до 1000 километров (470 и 620 миль), где материал приобретает все более компактные кристаллические структуры ильменита и перовскита и постепенно становится более похожим на перовскит, пока не будет достигнута граница ядра.

Венера похожа на Землю по размеру и плотности, и, вероятно, также по составу, но у нее нет значительного магнитного поля . Магнитное поле Земли создается так называемым динамо-сердечником , состоящим из электропроводящей жидкости, внешнего ядра из никель-железо, которое вращается и конвектирует . Ожидается, что у Венеры будет электрически проводящее ядро ​​аналогичного состава, и, хотя период ее вращения очень большой (243,7 земных дня), моделирование показывает, что этого достаточно для создания динамо-машины. Это означает, что у Венеры отсутствует конвекция во внешнем ядре. Конвекция возникает, когда существует большая разница в температуре между внутренней и внешней частями ядра, но поскольку у Венеры нет тектоники плит, отводящей тепло от мантии, возможно, что конвекция внешнего ядра подавляется теплой мантией. Также возможно, что у Венеры может отсутствовать твердое внутреннее ядро ​​по той же причине, если ядро ​​либо слишком горячее, либо не находится под давлением, достаточным для того, чтобы там замерзать расплавленный никель-железо.

Топография

Топография Венеры

Поверхность Венеры сравнительно плоская. Когда 93% топографии было нанесено на карту Pioneer Venus Orbiter , ученые обнаружили, что общее расстояние от самой низкой точки до самой высокой точки на всей поверхности составляло около 13 километров (8,1 мили), что примерно равно вертикальному расстоянию между земными участками. дно океана и более высокие вершины Гималаев . Этого сходства следует ожидать, поскольку максимально достижимые контрасты высот на планете в значительной степени продиктованы силой гравитации планеты и механической прочностью ее литосферы , они аналогичны для Земли и Венеры.

Согласно данным высотомеров Pioneer Venus Orbiter , почти 51% поверхности находится в пределах 500 метров (1600 футов) от среднего радиуса 6052 км (3761 миль); только 2% поверхности расположены на высоте более 2 км (1,2 мили) от среднего радиуса.

Альтиметрический эксперимент Магеллана подтвердил общий характер ландшафта. Согласно данным Magellan, 80% топографии находится в пределах 1 км (0,62 мили) от среднего радиуса. Наиболее важные возвышения находятся в горных цепях, окружающих Лакшми Планум : Максвелл Монтес (11 км, 6,8 миль), Акна Монтес (7 км, 4,3 мили) и Фрейя Монтес (7 км, 4,3 мили). Несмотря на относительно плоский ландшафт Венеры, данные альтиметрии также обнаружили большие наклонные равнины. Так обстоит дело с юго-западной стороной Максвелл-Монтес, которая в некоторых местах, кажется, наклонена примерно на 45 °. Наклоны в 30 ° зарегистрированы в Дану-Монтес и Фемида-Реджо .

Около 75% поверхности состоит из голых пород.

На основе данных высотомера, полученных с орбитального зонда Pioneer Venus Orbiter, и данных Magellan, топография планеты разделена на три провинции: низменности, равнины отложений и высокогорья.

Highlands

Топография Афродиты Терра

Это устройство покрывает около 10% поверхности планеты на высоте более 2 км (1,2 мили). Крупнейшие провинции высокогорья — Афродита Терра , Иштар Терра и Лада Терра , а также регионы Бета Реджо , Фиби Реджио и Фемида Реджо . Регионы Alpha Regio , Bell Regio , Eistla Regio и Tholus Regio представляют собой небольшие высокогорные районы.

Некоторые участки местности в этих областях особенно эффективно отражают радиолокационные сигналы. Это, возможно, аналогично снежным линиям на Земле и, вероятно, связано с тем, что температура и давление там ниже, чем в других провинциях, из-за более высокого уровня возвышения, что позволяет иметь различную минералогию. Считается, что высокогорные горные образования могут содержать минералы с высокими диэлектрическими постоянными или быть покрыты ими . Минералы с высокой диэлектрической проницаемостью будут стабильны при температуре окружающей среды в высокогорье, но не на равнинах, составляющих остальную поверхность планеты. Пирит , сульфид железа, соответствует этим критериям и считается возможной причиной; это могло быть произведено химическим выветриванием вулканического нагорья после длительного воздействия серосодержащей атмосферы Венеры. Присутствие пирита на Венере оспаривалось, атмосферное моделирование показало, что он может быть нестабильным в атмосферных условиях Венеры. Другие гипотезы были выдвинуты для объяснения более высокой отражательной способности радара в высокогорье, включая присутствие сегнетоэлектрического материала, диэлектрическая проницаемость которого изменяется с температурой (с Венерой, имеющей изменяющийся градиент температуры с высотой). Было замечено, что характер ярких с помощью радара высокогорья не согласуется с поверхностью Венеры. Например, Maxwell Montes показывает резкое изменение отражательной способности, похожее на снежную линию, которое согласуется с изменением минералогии, тогда как Ovda Regio показывает более постепенную тенденцию к увеличению яркости. Тенденция повышения яркости на Ovda Regio согласуется с сегнетоэлектрической сигнатурой и, как предполагалось, указывает на присутствие хлорапатита .

Низины

Остальная часть поверхности низменная и обычно находится ниже нулевой отметки. Данные радиолокационной отражательной способности показывают, что в сантиметровом масштабе эти области являются гладкими в результате градации (скопление мелкого материала, эродированного с высокогорья).

Современные процессы на поверхности

Формирование щитовых куполов

Так как вода не может существовать в жидком состоянии на поверхности, а её количество в атмосфере незначительно, эрозионные процессы на поверхности могут быть вызваны только потоками лавы при извержениях, взаимодействием поверхности с атмосферой, выбросами материала с поверхности при падении крупных метеоритов и при взрывных извержениях. В двух последних случаях выброшенное вещество — при его попадании в верхние слои атмосферы с сильными ветрами — относится в западном направлении и выпадает на поверхность, образуя зону осадков параболической формы. Атмосферные эрозионные процессы подразделяются на ветровую эрозию, которая при незначительных ветрах на низкой высоте обусловлена большой плотностью газа на поверхности, и на химическую эрозию, которая обусловлена наличием в атмосфере агрессивных химических соединений, вступающих в реакции с поверхностными породами, что приводит к их постепенному разрушению. Поскольку скорость этих процессов невелика, а поверхность довольно молода, бо́льшая её часть не покрыта осадочными породами. Скопление таких пород отмечается лишь в районах, ассоциируемых с крупными метеоритными ударами в прошлом. В областях выпадения подобных осадков были обнаружены поля дюн, ярданги и осадочные породы, которые были организованы в линейные структуры последующим ветровым воздействием. На основании данных АМС «Магеллан» было обнаружено более 60 таких параболических зон осадков, которые вместе с участием других эрозионных процессов образуют наиболее новые черты ландшафта.

Тектоническая активность

Несмотря на то, что Венера лишена тектонической активности как таковой, на поверхности планеты есть множество структур, обычно ассоциируемых с тектоникой плит. Такие образования на поверхности, как разломы, вулканы, горные массивы и рифтовые равнины на Земле образованы в результате движения плит по расплавленному слою верхней мантии. На Венере активный вулканизм сформировал цепи горных массивов, рифтовых равнин и равнин, рельеф которых сформировался в результате серии сжатий и растяжений в течение длительного времени и получивших название тессер.

В отличие от Земли, здесь деформации непосредственно связаны с динамическим силами внутри мантии планеты. Гравиметрические измерения указывают на то, что Венера не имеет астеносферы (слоя с относительно малой вязкостью, который способствует горизонтальным перемещениям плит). Отсутствие астеносферы предполагает, что деформации поверхности планеты непосредственно связаны с конвекционными перемещениями внутри мантии планеты. Тектонические деформации на Венере происходят в разных масштабах, наименьший из которых находит своё выражение в линейных трещинах или разломах (в некоторых местах разломы составляют сеть параллельных линий). Непротяженные горные хребты, характерные для Луны и Марса, также нередко встречаются на поверхности Венеры. Эффекты обширного тектонизма проявляют себя в виде разломов, при которых часть венерианской коры погружается относительно окружающей местности на более низкий уровень, через приподнятые и опущенные части ландшафта распространяются трещины. Радарные наблюдения показывают, что эти разломы шириной до нескольких сотен километров сконцентрированы в экваториальных областях, в высоких южных широтах и связаны друг с другом. Сформированная таким образом сеть разломов покрывает планету, определяя распределение вулканов на поверхности. Рифты на Венере формировались вместе с развитием литосферы и представляют собой группы впадин от десятков до сотен метров шириной и до 1000 км длиной, которые обычно связаны с крупными вулканическими образованиями в виде куполов, такими как области Бета, Атлы  (англ.) (рус. и Эйстлы. Эти возвышенности, по всей видимости, являются выходом магматических плюмов на поверхность, что вызвало их подъем, образование трещин и разломов и вулканизм.

Наиболее высокие горы на планете — горы Максвелла (на территории земли Иштар) — были сформированы в результате деформаций сжатия, растяжения и бокового движения. Другой тип географических достопримечательностей Венеры располагается в низинах и включает «пояса гряд», которые поднимаются на несколько сот метров над поверхностью и имеют ширину до нескольких сотен метров и длину до тысячи километров. Основные скопления этих поясов расположены в районе равнин Лавинии  (англ.) (рус. около южного полюса и Аталанты  (англ.) (рус. — в районе северного.

Тессеры обнаруживаются в основном в пределах земли Афродиты, восточной части земли Иштар (тессера Фортуны  (англ.) (рус.), в области Альфа и области Теллуры. Тессеры представляют собой участки, покрытые пересекающимися хребтами и грабенами. Формирование тессер связано с ранними излияниями базальтового материала, сформировавшими равнинную местность, которая впоследствии была деформирована тектоническими процессами.

Предполагаемое внутреннее строение Венеры: в центре планеты расположено железное ядро, покрытое мантией и литосферой

Приземные наблюдения

Фотография поверхности Венеры, сделанная спускаемым аппаратом Венера 13 1 марта 1982 г.

Десять космических аппаратов успешно приземлились на Венере и вернули данные, все они принадлежали Советскому Союзу . Венера 9 , , и имела камеры и вернула изображения почвы и скал . Результаты спектрофотометрии показали, что во время этих четырех миссий при приземлении поднимались облака пыли, а это означает, что некоторые частицы пыли должны быть меньше примерно 0,02 мм. Породы на всех четырех участках имели тонкие слои, некоторые слои были более отражающими, чем другие. Эксперименты на породах на стоянках Венера 13 и 14 показали, что они пористые и легко дробятся (выдерживают максимальные нагрузки от 0,3 до 1 МПа ), эти породы могут быть слаболитифицированными отложениями или вулканическим туфом. Спектрометрия показала, что поверхностные материалы на площадках Венера 9, 10, 14 и Вега 1 и 2 имели химический состав, аналогичный толеитовым базальтам, в то время как площадки Венера 8 и 13 химически напоминали щелочные базальты.