Venus: Noch immer heißblütig - wissenschaft.de
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Astronomie+Physik

Venus: Noch immer heißblütig

3D-Darstellungen von zwei Corona-Strukturen auf der Venus. Bei der schwarzen Linie handelt es sich um eine Datenlücke. (Bild Laurent Montési, University of Maryland)

Die Hinweise verdichten sich: Unsere geheimnisvolle Nachbarin verändert noch ihr Gesicht, geht aus einer Studie hervor. Forscher haben 37 vulkanische Strukturen auf der Venus identifiziert, die offenbar noch vor Kurzem aktiv waren. Diese sogenannten Coronae scheinen eine Art Feuergürtel auf der Venus zu bilden, dessen Entstehungsursache sie nun weiter erforschen wollen.

Sie ist uns so nah und dennoch entzog sich die Venus lange dem Forscherblick. Denn im Gegensatz zu ihrer göttlichen Namensgeberin zeigt sie sich stets verhüllt – den Blick auf die Venusoberfläche versperren dichte Wolken aus Schwefel-Säure. Eine Kartierung der Venusoberfläche ermöglichten erst Untersuchungen mittels Röntgenstrahlen. Vor allem die Magellan-Mission der NASA lieferte dabei Informationen über die Strukturen unter der dichten Atmosphäre. Eine wichtige Frage bei der Erforschung der Venus war es dabei, inwieweit sie noch geologisch aktiv sein könnte. Mittlerweile gibt es mehrere Studien, die Hinweise darauf geliefert haben, dass einige Strukturen erst vergleichsweise jung sind und es aktiven Vulkanismus auf dem Planeten geben könnte.

Bei den aktuellen Ergebnissen handelt es sich nun um die bisher überzeugendsten Hinweise auf die Aktivität der Venus, sind die US-amerikanischen und Schweizer Forscher überzeugt. Sie haben sich im Rahmen ihrer Studie mit den sogenannten Coronae befasst, die von den hochauflösenden Bildern der Magellan-Mission bekannt sind. Man ging bereits davon aus, dass diese ringförmigen Strukturen durch vulkanische Aktivität entstanden sind, denn es gibt auch ähnlich Strukturen auf der Erde. Auf der Venusoberfläche kommen sie in unterschiedlichen Formen und Größen vor. Die Frage war bisher, wie alt sie sind.

Die Coronae der Venus im Visier

Wie die Forscher klären, sind diese Strukturen durch sogenannte Mantelplumes entstanden. Dabei handelt es sich um Gebilde aus geschmolzenem Gestein, die durch Konvektionsbewegungen im unteren Mantel bis zur Kruste gelangen und sie durchbrechen können. Dort breitet sich der oberste Teil der Struktur dann pilzförmig aus. Die mitgeführte Hitze schmilzt die Deck-Kruste dabei kreisförmig auf. Weiteres Material aus der Tiefe verbreitert anschließend den Kopf des Plume und weitet die Ringstruktur aus, sodass eine Corona entsteht. Die harte Kruste, welche diese Struktur umgibt, zerbricht dann schließlich und taucht unter den Rand der Corona ab, was lokal zu tektonischen Prozessen führt, erklären die Forscher.

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Bisher wurde vermutet, dass die Coronae auf der Venus Spuren längst vergangener Aktivität sind und dass der Planet so weit abgekühlt sein könnte, dass kein heißes Material aus der Tiefe die verhärtete Kruste mehr durchstoßen kann. Darüber hinaus waren die Details unklar, wie die Plumes die Coronae gebildet haben und auch die Gründe für die strukturellen Unterschiede zwischen den verschiedenen Coronae waren Gegenstand von Debatten. Im Rahmen ihrer Studie haben die Forscher die Strukturen und ihre Bildungsgeschichte deshalb nun durch 3D-Modellierungen untersucht. Sie simulierten dabei die Prozesse in den obersten hundert Kilometer der Mantelplumes.

Signaturen der Aktivität

Aus den Simulationen ging hervor, dass die strukturellen Merkmale einer Corona davon abhängen, wie aktiv die darunterliegende Magmasäule ist. Mit anderen Worten: Es gibt eine erkennbare Signatur des Alters beziehungsweise der Aktivität. Durch diese Unterscheidungsmöglichkeit konnten die Forscher anschließend über hundert große Coronae in zwei Gruppen einteilen: Strukturen, unter denen derzeit ein aktiver Plume aufsteigt und andere, unter denen das Material kalt und inaktiv geworden ist. „Nun können wir auf bestimmte Strukturen deuten und sagen: Das ist eine vulkanische Struktur, die heute noch aktiv ist – vielleicht ruhend, aber nicht tot“, sagt Co-Autor Laurent Montési von der University of Maryland in College Park. „Diese Studie verändert somit den Blick auf die Venus von einem größtenteils inaktiven Planeten zu einem Himmelskörper, dessen Inneres noch aufgewühlt ist und viele aktive Strukturen speisen kann“.

Wie die Forscher weiter berichten, zeichnete sich ab, dass die meisten der Strukturen, die über aktive Mantelplumes verfügen, auf einem Gürtel in der südlichen Hemisphäre der Venus liegen. „Wir nannten dieses Band deshalb in Anlehnung an den ‘Pazifischen Feuerring der Erde’ den ‘Feuerring der Venus’“, sagt die Erstautorin der Studie Anna Gülcher von der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich. Die Forscher gehen davon aus, dass dieses Band mit einer Zone zusammenfällt, in der besonders viel Plume-Material aus der Tiefe bis nach oben durchdringen kann.

Weshalb die Mantelplumes auf der Venus einen solchen Gürtel bilden und was dies in Bezug auf die Prozesse bedeutet, die sich tief im Inneren des Planeten abspielen, ist nun eine offene Frage. Ihr wollen die Wissenschaftler nun auch weiterhin durch Computersimulationen nachgehen. Diese Modellierungen könnten ihnen zufolge auch Einblicke in irdische Prozesse geben. Denn Mantelplumes gelten als die Ursache der Entstehung von Hotspot-Vulkanismus, der beispielsweise die hawaiianischen Inseln prägt.

Quelle: University of Maryland, ETH Zürich, Fachartikel: Nature Geoscience, doi: 10.1038/s41561-020-0606-1

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