Hotspot Venus

Die Oberfl?che der Venus ist ein unwirtlicher Ort. Es ist ¨¹ber 400 Grad Celsius heiss und der Luftdruck ihrer lebensfeindlichen Atmosph?re ist nahezu 100 Mal h?her als auf der Erde. Aufgrund ihres schalenartigen Aufbaus aus haupts?chlich festen Bestandteilen, z?hlt sie jedoch zu den vier erd?hnlichen Planeten unseres Sonnensystems und ist f¨¹r die Wissenschaft von Interesse. Obwohl die Venus heute geologisch ?tot? zu sein scheint, ist sie mit narbenartigen, ringf?rmigen Strukturen ¨¹bers?t, die auf eine bewegte Geschichte hinweisen und auf der Erde so nicht zu finden sind. Diese eigenartigen Strukturen werden als Novae und Coronae bezeichnet.

Zwei Strukturen gleichen Ursprungs?

Beide Strukturen, so vermuteten Astro- und Geophysiker, stammen aus einer Zeit, in der die Venus geologisch aktiv war. Sie sollen durch vulkanische und daran gekoppelte tektonische Prozesse entstanden sein. Es wird spekuliert, dass die Gebilde durch ein Zusammenspiel der starren Kruste und Umw?lzungen im Mantel ¨C Konvektionsstr?me, die heisses Gesteinsmaterial an die Oberfl?che transportieren und erkaltetes wieder in den Mantel abf¨¹hren ¨C entstanden. Unklar ist jedoch, ob ihre Bildung in Verbindung zueinander steht und die eine Struktur aus der andern entsteht, oder ob sie sich unabh?ngig voneinander entwickeln.

Mit Computer-Simulationen hat Taras Gerya, Professor f¨¹r Geophysik der ETH Z¨¹rich, die markanten Oberfl?chenstrukturen nun erstmals nachbilden k?nnen und damit eine plausible Erkl?rung f¨¹r deren Entstehung geliefert. Die Resultate seiner Simulationen sind soeben in der wissenschaftlichen Zeitschrift ?Earth and Planetary Science Letters? ver?ffentlicht worden.

In seinem thermomechanischen Modell simulierte er definierte Prozesse im Inneren der Venus erstmals dreidimensional. Die Simulationen geben Hinweise darauf, dass sich erst Novae bilden und daraus ¨¹ber Jahrmillionen Coronae entstehen k?nnen. Daraus schliesst der Geophysiker, dass beide Strukturen den gleichen Ursprung haben k?nnen.

Evolution einer Ringstruktur

Auf der Venus sind bis anhin 64 Novae mit einem Durchmesser von 100 bis 300 Kilometern identifiziert. Die ringf?rmigen Strukturen in der Kruste der Venus sind durchsetzt von sternf?rmig verlaufenden Bruchzonen, die durch noch unbekannte tektonische und magmatische Prozesse entstehen.

Strukturanalysen haben bereits gezeigt, dass Novae auch Strukturen ausbilden k?nnen, die denjenigen von Coronae ?hneln. Im Gegensatz zu den Novae sind diese 513 Strukturen manchmal sehr komplex aufgebaut: Ihr ?usserster Ring ist erh?ht. Ein Graben trennt diesen von einer weiteren ringf?rmigen Wall. Dieser geht wieder in eine Vertiefung ¨¹ber, bevor sich der zentrale Bereich der Struktur heraushebt. Coronae k?nnen wie im Fall der Artemis-Corona einen Durchmesser von bis zu 2600 Kilometer haben und eine grosse Zahl an kleinen Vulkanen beherbergen.Bisherige, ausschliesslich zweidimensionale Modelle zur Rekonstruktion der Gebilde gingen laut Gerya von einer zu kalten, dicken und starren Lithosph?re (Kruste und Bereiche des oberen Mantels) aus.

J¨¹ngste Untersuchungen liessen aber annehmen, dass die Lithosph?re der Venus relativ warm, d¨¹nn und plastisch sei, schreibt der Forscher. Eine derartige Lithosph?re sei zudem erst k¨¹rzlich unter scheinbar aktiven Hotspot-Vulkanen auf Venus entdeckt worden. Hotspots sind Vulkane, die von heissem Mantelmaterial gen?hrt werden. Das heisse Gesteinsmaterial steigt pilzf?rmig aus den Tiefen des Mantels bis zur Oberfl?che des Planeten auf. So lange es die Oberfl?che nicht durchdringt, werden sie als ?Mantle Plume? bezeichnet. Durchbricht das von den Plumes erzeugte Magma die Kruste, entsteht ein Hotspot, wo Lava austritt.

Simulation von ?Mantle Plumes?