Вулканическая активность на Венере - злом близнеце Земли

Венеру иногда называют "злым близнецом" Земли, поскольку, несмотря на схожие с Землей размеры и состав, ее поверхность невероятно враждебна, с густой атмосферой углекислого газа и облаками серной кислоты. Из-за сильнейшего парникового эффекта температура на поверхности Венеры достигает более 900 градусов по Фаренгейту (475 градусов по Цельсию), что достаточно горячо, чтобы расплавить свинец. На Земле, напротив, климат намного мягче и гораздо более благоприятен для жизни, как мы ее знаем. Поэтому Венеру часто считают "злым близнецом" Земли, поскольку она представляет собой разительный контраст с относительно благодатными условиями нашей планеты.

На этой компьютерной 3D-модели поверхности Венеры изображена вершина вулкана Маат Монс, который демонстрирует признаки активности. Новое исследование показало, что одно из жерл Маат-Монса увеличилось и изменило форму в течение восьми месяцев в 1991 году, что указывает на то, что произошло извержение.

Впервые ученые увидели прямые доказательства активного вулканизма на двойнике Земли, что создает предпосылки для проведения исследования миссией VERITAS.

На поверхности Венеры впервые обнаружены прямые геологические доказательства недавней вулканической активности. Ученые сделали это открытие после изучения архивных радиолокационных снимков Венеры, сделанных более 30 лет назад, в 1990-х годах, миссией НАСА "Магеллан". На снимках было обнаружено вулканическое жерло, изменившее форму и значительно увеличившееся в размерах менее чем за год.

Ученые изучают действующие вулканы, чтобы понять, как внутренняя часть планеты может формировать ее кору, определять ее эволюцию и влиять на пригодность для обитания. Одна из новых миссий НАСА к Венере будет заниматься именно этим. VERITAS - сокращение от Venus Emissivity, Radio science, InSAR, Topography, And Spectroscopy - будет запущен в течение десятилетия под руководством Лаборатории реактивного движения агентства в Южной Калифорнии. Орбитальный аппарат изучит Венеру от поверхности до ядра, чтобы понять, как каменистая планета размером примерно с Землю пошла по совершенно другому пути, превратившись в мир, покрытый вулканическими равнинами и деформированным рельефом, скрытым под толстой, горячей, токсичной атмосферой.

"Выбор НАСА миссии VERITAS вдохновил меня на поиск недавней вулканической активности в данных "Магеллана", - сказал Роберт Херрик, профессор-исследователь Университета Аляски в Фэрбенксе и член научной группы VERITAS, который руководил поиском архивных данных. "Я не рассчитывал на успех, но после примерно 200 часов ручного сравнения снимков с разных орбит Магеллана я увидел два снимка одного и того же региона, сделанные с разницей в восемь месяцев, на которых были видны заметные геологические изменения, вызванные извержением".

Результаты поиска и его выводы описаны в новом исследовании, опубликованном в журнале Science. Херрик также представил результаты исследования на 54-й конференции по изучению Луны и планет в Вудлендсе, штат Техас, 15 марта.

Маат-Монс показан в этой сгенерированной компьютером трехмерной перспективе поверхности Венеры. Точка обзора расположена в 634 километрах (393 милях) к северу от Маат-Монса на высоте 3 километров (2 мили) над местностью. Лавовые потоки простираются на сотни километров через трещиноватые равнины, показанные на переднем плане, до основания Маат-Монс. Данные радара с синтезированной апертурой миссии NASA Magellan объединены с данными радарной альтиметрии для создания трехмерной карты поверхности. Вертикальный масштаб в этой перспективе был преувеличен в 10 раз.

Моделирование вулкана

Геологические изменения, которые обнаружил Херрик, произошли в Атла Регио, обширном высокогорном регионе вблизи экватора Венеры, где расположены два крупнейших вулкана планеты - Озза Монс и Маат Монс. Этот регион уже давно считается вулканически активным, но прямых доказательств недавней активности не было. Изучая радарные снимки "Магеллана", Херрик обнаружил вулканическое жерло, связанное с Маат-Монс, которое значительно изменилось в период с февраля по октябрь 1991 года.

На февральском снимке жерло выглядело почти круглым и занимало площадь менее 1 квадратной мили (2,2 квадратных километра). Оно имело крутые внутренние стороны и признаки стекающей лавы по внешним склонам - факторы, намекающие на активность. На радарных снимках, сделанных восемь месяцев спустя, это же жерло увеличилось в размерах вдвое и приобрело неправильную форму. Кроме того, оказалось, что оно заполнено до краев лавовым озером.

Но поскольку эти два наблюдения проводились с противоположных углов обзора, они имели разные перспективы, что затрудняло их сравнение. Низкое разрешение данных трехдесятилетней давности только усложнило работу.

Херрик объединился со Скоттом Хенсли из JPL, научным сотрудником проекта VERITAS и специалистом по анализу радиолокационных данных, подобных данным Магеллана. Эти два исследователя создали компьютерные модели жерла в различных конфигурациях, чтобы проверить различные сценарии геологических событий, таких как оползни. На основе этих моделей они пришли к выводу, что только извержение могло вызвать такие изменения.

Только пара моделей совпала со снимками, и наиболее вероятный сценарий - это вулканическая активность на поверхности Венеры во время полета "Магеллана", - сказал Хенсли. "Хотя это всего лишь одна точка данных для целой планеты, она подтверждает наличие современной геологической активности".

Ученые сравнивают размер потока лавы, образовавшегося в результате активности Маат Монс, с извержением Килауэа на Большом острове Гавайев в 2018 году.

Наследие Магеллана

Херрик, Хенсли и остальные члены команды VERITAS с нетерпением ждут, как набор передовых научных инструментов и данные высокого разрешения дополнят замечательные радарные снимки Магеллана, которые изменили представление человечества о Венере.

Венера - загадочный мир, и "Магеллан" приоткрыл так много возможностей", - сказала Дженнифер Уиттен, заместитель главного исследователя VERITAS в университете Тулейн в Новом Орлеане. "Теперь, когда мы точно уверены, что планета пережила извержение вулкана всего 30 лет назад, это небольшое превью к невероятным открытиям, которые сделает VERITAS".

VERITAS будет использовать современный радар с синтезированной апертурой для создания трехмерных глобальных карт и спектрометр ближнего инфракрасного диапазона, чтобы выяснить, из чего состоит поверхность планеты. Космический аппарат также измерит гравитационное поле планеты, чтобы определить структуру внутреннего пространства Венеры. В совокупности эти приборы дадут представление о прошлых и нынешних геологических процессах на планете.

И если данные "Магеллана" изначально были громоздкими для изучения - Херрик сказал, что в 1990-х годах они полагались на коробки компакт-дисков с данными о Венере, которые были собраны НАСА и доставлены по почте, - то данные VERITAS будут доступны научному сообществу в режиме онлайн. Это позволит исследователям применять самые современные методы, такие как машинное обучение, для анализа планеты и поможет раскрыть ее самые сокровенные тайны.

Эти исследования будут дополнены EnVision, миссией ЕКА (Европейского космического агентства) к Венере, запуск которой запланирован на начало 2030-х годов. Космический аппарат будет нести собственный радар с синтезированной апертурой (так называемый VenSAR), который разрабатывается в JPL, а также спектрометр, аналогичный тому, который будет нести VERITAS. Хенсли и Херрик являются ключевыми членами научной группы VenSAR.