L'anello di fuoco di Venere

I ricercatori planetari hanno scoperto anni fa strane strutture a forma di anello sulla superficie di Venere grazie alle immagini ad alta risoluzione scattate dalla missione NASA "Magellano". I ricercatori dell'ETH, guidati da Taras Gerya, professore di geofisica presso il Dipartimento di scienze terrestri, hanno utilizzato alcuni anni fa la modellazione computerizzata per indagare su come queste strutture si siano potute formare (cfr. Notizie dell'ETH, 21.02.2014).

Fino ad oggi, la maggior parte dei ricercatori ha ipotizzato che i cosiddetti pennacchi del mantello, che risalgono dalle profondità del pianeta, creino le strutture circolari sulla superficie.

I pennacchi di mantello sono colonne di roccia calda e fusa che raggiungono la crosta attraverso movimenti di convezione nel mantello inferiore. Lì, la parte superiore della colonna si espande a forma di fungo. Il calore trasportato fonde la crosta sovrastante in modo circolare. Il materiale che sale continuamente dalle profondità allarga la testa del pennacchio ed espande la struttura ad anello sulla superficie, creando una corona. La crosta dura che circonda il pennacchio di mantello si rompe e alla fine si immerge sotto il bordo della corona, innescando processi tettonici localizzati.

Diversità delle corone simulate con il computer

Ma la topografia delle corone non è affatto omogenea o facile da descrivere. "Tali strutture sono presenti in un'ampia varietà di forme e dimensioni sulla superficie di Venere", spiega Anna Gülcher, dottoranda del gruppo di ricerca di Gerya.

Con l'aiuto di una serie più ampia di simulazioni 3D migliorate, Gülcher ha quindi riesaminato le corone per collegare la diversità della topografia superficiale con i processi che avvengono al di sotto. Il suo studio è stato appena pubblicato sulla rivista scientifica "Nature Geoscience".

Le nuove simulazioni mostrano che la topografia di una corona dipende dallo spessore e dalla forza della crosta nel punto in cui il pennacchio di mantello colpisce. ? emerso chiaramente che la topografia di una corona dipende da quanto è attiva la colonna di magma sottostante.

Pennacchi attivi formano l'anello di fuoco di Venere

Questa distinzione ha permesso alla ricercatrice e ai suoi colleghi di classificare un centinaio di grandi corone su Venere in due gruppi principali: quelle sotto le quali si sta sollevando un pennacchio attivo che trasporta materiale fuso e quelle sotto le quali il pennacchio si è raffreddato ed è diventato inattivo. "Ogni struttura della corona ha una firma specifica che indica cosa sta accadendo al di sotto", spiega Gülcher.

La ricercatrice ha tracciato tutte le corone classificate in base alla loro attività su una mappa di Venere. Con grande sorpresa, è riuscita a localizzare la maggior parte delle strutture che si trovano al di sopra di pennacchi di mantello attivi su una cintura nell'emisfero inferiore di Venere. Solo alcune strutture attive si trovano al di fuori di questa cintura. Gülcher: "L'abbiamo quindi chiamato "Anello di fuoco di Venere" in riferimento all'"Anello di fuoco del Pacifico" della Terra", ipotizzando che l'Anello di fuoco di Venere coincida con una zona in cui si scontra una quantità particolarmente elevata di materiale del pennacchio.

Tuttavia, è importante notare che sulla Terra è la tettonica a placche a determinare la posizione e la dinamica dell'anello di fuoco. Su Venere, invece, è il vulcanismo verticale a punti caldi, che sulla Terra si verifica solo in pochi luoghi.

Il motivo per cui i pennacchi di mantello su Venere sono disposti esattamente in una tale fascia e cosa significa in relazione ai processi che avvengono nelle profondità del pianeta è una domanda importante. Questo potrebbe essere affrontato in studi futuri utilizzando simulazioni al computer su larga scala, spiega Gülcher.

Necessaria una grande capacità di calcolo

Nei loro modelli, i ricercatori simulano solo poche centinaia di chilometri della parte superiore di un pennacchio di mantello. Nella realtà, tuttavia, queste colonne di magma potrebbero essere lunghe più di 1000 chilometri. "Simulare l'intera lunghezza è fuori questione a causa della capacità di calcolo richiesta", spiega Gülcher. Le simulazioni attuali sono otto volte più grandi di quelle precedenti. Sono state calcolate sul cluster Euler dell'ETH.

I ricercatori planetari sperano che le loro scoperte forniscano anche nuove conoscenze sul funzionamento dei pennacchi di mantello all'interno della Terra. ? probabile che siano responsabili della formazione del vulcanismo a macchia calda, come quello dell'arcipelago delle Hawaii. I pennacchi di mantello potrebbero anche essere stati un fattore scatenante della tettonica a placche osservata sulla Terra, come ha dimostrato il gruppo di ricerca di Taras Gerya con l'aiuto di simulazioni. Come già detto, Venere potrebbe servire da modello per i processi che potrebbero aver avuto luogo sulla Terra primitiva.