Punto caldo di Venere
La superficie del pianeta Venere, simile alla Terra, presenta strutture che potrebbero essersi formate grazie a meccanismi presenti anche all'interno della Terra. Lo dimostrano le simulazioni effettuate dal professore dell'ETH Taras Gerya.
La superficie di Venere è un luogo inospitale. Chi siamo ha una temperatura di oltre 400 gradi Celsius e la pressione dell'atmosfera ostile è quasi 100 volte superiore a quella della Terra. Tuttavia, grazie alla sua struttura a guscio composta principalmente da componenti solidi, è uno dei quattro pianeti simili alla Terra del nostro sistema solare e riveste un certo interesse per gli scienziati. Sebbene Venere appaia oggi geologicamente "morto", è disseminato di strutture cicatriziali a forma di anello che indicano una storia movimentata e che non si trovano sulla Terra. Queste strutture particolari sono note come novae e coronae.
Due strutture della stessa origine?
Secondo astrofisici e geofisici, entrambe le strutture hanno origine in un periodo in cui Venere era geologicamente attivo. Si pensa che siano state formate da processi vulcanici e tettonici associati. Si ipotizza che le formazioni siano state create da un'interazione tra la crosta rigida e i sommovimenti nel mantello - correnti di convezione che trasportano materiale roccioso caldo in superficie e rilasciano materiale raffreddato nel mantello. Tuttavia, non è chiaro se la loro formazione sia interconnessa e una struttura derivi dall'altra, o se si sviluppino indipendentemente l'una dall'altra.
Utilizzando simulazioni al computer, Taras Gerya, professore di geofisica all'ETH di Zurigo, è stato in grado di riprodurre per la prima volta le strutture superficiali distintive, fornendo così una spiegazione plausibile della loro formazione. I risultati delle sue simulazioni sono stati appena pubblicati sulla rivista scientifica "Earth and Planetary Science Letters".
Nel suo modello termomeccanico ha simulato per la prima volta processi definiti all'interno di Venere in tre dimensioni. Le simulazioni indicano che prima si formano le novae e poi le corone, che si sviluppano nell'arco di milioni di anni. Da ciò il geofisico conclude che entrambe le strutture possono avere la stessa origine.
Evoluzione di una struttura ad anello
Finora su Venere sono state identificate 64 novae con un diametro compreso tra 100 e 300 chilometri. Le strutture ad anello della crosta di Venere sono intervallate da zone di frattura a forma di stella causate da processi tettonici e magmatici ancora sconosciuti.
Le analisi strutturali hanno già dimostrato che anche le novae possono formare strutture simili a quelle delle corone. A differenza delle novae, queste strutture 513 sono talvolta molto complesse: L'anello più esterno è rialzato. Un avvallamento lo separa da un'altra parete a forma di anello. Chi siamo si fonde nuovamente in un approfondimento prima che emerga la zona centrale della struttura. Come nel caso della corona di Artemide, le corone possono avere un diametro fino a 2600 chilometri e ospitare un gran numero di piccoli vulcani. Secondo Gerya, i modelli precedenti, esclusivamente bidimensionali, per ricostruire le strutture si basavano sull'ipotesi che la litosfera (crosta e aree del mantello superiore) fosse troppo fredda, spessa e rigida.
Tuttavia, recenti indagini suggeriscono che la litosfera di Venere è relativamente calda, sottile e plastica, scrive il ricercatore. Inoltre, tale litosfera è stata scoperta solo di recente sotto vulcani hotspot apparentemente attivi su Venere. I punti caldi sono vulcani alimentati da materiale caldo del mantello. Il materiale roccioso caldo sale a forma di fungo dalle profondità del mantello fino alla superficie del pianeta. Finché non penetra in superficie, si parla di "pennacchi di mantello". Se il magma prodotto dai pennacchi sfonda la crosta, si crea un punto caldo in cui emerge la lava.
Simulazione di "pennacchi di mantello"
Gerya ha ora preso in considerazione nel suo modello i cambiamenti termici e la viscosità del mantello e della crosta. Ha ipotizzato che i "pennacchi di mantello" di Venere abbiano un diametro compreso tra 30 e 100 chilometri e penetrino in una litosfera sottile e molto calda. Le simulazioni mostrano che il pennacchio, parzialmente fuso, inizialmente fa rigonfiare la crosta. I fusi caldi del pennacchio fluiscono poi verso l'alto e si forma una grande regione magmatica ascendente nella crosta con un flusso convettivo interno. Al di sopra di questa regione calda si forma un'enorme montagna nova con le tipiche crepe a forma di stella.
Le immagini delle simulazioni mostrano anche che, nel corso di milioni di anni, la struttura di una nova può trasformarsi in una corona se il materiale roccioso fuso proveniente dal serbatoio magmatico riesce a penetrare sulla superficie di Venere. Una delle simulazioni assomiglia addirittura alla corona di Aramaiti. Tuttavia, la geofisica Gerya nota che la struttura simulata è circa tre volte più piccola dell'originale.
Quando una nova si trasforma in una corona nel modello, il bordo della montagna di nova collassa concentricamente verso l'interno. Allo stesso tempo, il flusso di convezione al centro della nova spinge la roccia crostale parzialmente fusa dall'interno della nova verso l'esterno, sulla superficie di Venere. Si formano un anello esterno con spinte concentriche di materiale roccioso e un anello interno con sovrascorrimenti concentrici. Tra i due anelli si forma una fossa.
"Le novae e le corone simulate di piccole e medie dimensioni, in particolare, sono notevolmente simili a quelle che possiamo osservare su Venere", spiega Gerya. Tuttavia, il modello ha anche dei limiti: Non può ancora generare tutte le strutture osservate in natura. ? quindi molto plausibile che le novae e le corone siano causate da pennacchi di mantello. Tuttavia, l'ETH non può escludere altri meccanismi di formazione.
La mancanza di acqua è contro la tettonica a placche
Non si sa se su Venere si formino ancora oggi nuove novae o corone. Tuttavia, secondo Gerya, i modelli mostrano che le grandi montagne di nova sono strutture di vita relativamente breve che possono esistere solo sopra le regioni magmatiche attive della crosta. Attualmente ci sono anche alcune prove di vulcanismo attivo a macchia calda, ad esempio su Idunn Mons, che assomiglia a una montagna nova. Non è nemmeno escluso che su Venere si siano verificati processi di tettonica a placche simili a quelli terrestri. Sembra improbabile che ciò avvenga ancora oggi, perché l'acqua gioca un ruolo importante nella formazione e nel riciclaggio della crosta attraverso i processi di subduzione. Tuttavia, l'acqua è completamente assente sulla superficie di Venere, che è calda più di 400 gradi Celsius.
Riferimento alla letteratura
Gerya T: Plume-induced crustal convection: 3D thermomechanical model and implications for the origin of novae and coronae on Venus, Earth and Planetary Science Letters, pubblicato online il 20 febbraio 2014, DOI: pagina esterna10.1016/j.epsl.2014.02.005pagina esterna