Die Magellan-Mission enthüllt mögliche tektonische Aktivitäten auf der Venus

14. Mai 2025

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Laut einer neuen Studie, die auf Daten beruht, die vor mehr als 30 Jahren von der NASA-Mission Magellan gesammelt wurden, könnten weitläufige, quasi-kreisförmige Merkmale auf der Oberfläche der Venus darauf hindeuten, dass der Planet eine fortlaufende Tektonik hat.

Auf der Erde wird die Oberfläche des Planeten kontinuierlich durch das ständige Verschieben und Recycling massiver Erdkrustensektionen erneuert, die auf einem zähen Inneren schwimmen, das als tektonische Platten bezeichnet wird. Venus hat keine tektonischen Platten, aber ihre Oberfläche wird dennoch durch geschmolzenes Material von darunterliegenden Schichten verformt.

Um die zugrunde liegenden Prozesse, die diese Deformationen antreiben, besser zu verstehen, untersuchten die Forscher eine Struktur namens Corona.

Coronas variieren in Größe von Dutzenden bis Hunderten von Meilen und gelten oft als der Ort, an dem eine heiße und auftriebskräftige Materialschicht aus dem Mantel des Planeten aufsteigt und gegen die darüber liegende Lithosphäre drückt. (Die Lithosphäre umfasst die Erdkruste und den obersten Teil des Mantels.) Diese Strukturen sind normalerweise oval und von einem konzentrischen Bruchsystem umgeben. Hunderte von Coronas sind auf der Venus bekannt.

Die neue Studie, die im Journal Science Advances veröffentlicht wurde, beschreibt neu entdeckte Anzeichen von Aktivität an oder unter der Oberfläche, die viele der Coronas auf der Venus formen und möglicherweise auch Einblicke in die Vergangenheit der Erde bieten.

Die Forscher fanden Hinweise auf diese tektonische Aktivität in Daten der NASA-Mission Magellan, die in den 1990er Jahren die Venus umkreiste und die detailliertesten Daten zur Schwerkraft und Topografie des Planeten lieferte, die derzeit verfügbar sind.

'Coronas finden sich heute nicht auf der Erde; jedoch könnten sie existiert haben, als unser Planet jung war und bevor sich die Plattentektonik etabliert hatte', sagte der Hauptautor der Studie, Gael Cascioli, Assistenzforscher an der University of Maryland, Baltimore County und dem Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland.

'Durch die Kombination von Schwerkraft- und Topografiedaten hat diese Forschung einen neuen und wichtigen Einblick in mögliche unterirdische Prozesse geliefert, die derzeit die Oberfläche der Venus gestalten.'

Als Mitglieder der bevorstehenden VERITAS-Mission der NASA (Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topographie und Spektroskopie) sind Cascioli und sein Team besonders an den hochauflösenden Schwerkraftdaten interessiert, die die Raumsonde liefern wird.

Studien-Mitautor Erwan Mazarico, ebenfalls am Goddard, wird das VERITAS-Schwerkraftexperiment leiten, wenn die Mission frühestens 2031 startet.

Mit ihrem Radarsystem konnte die von der NASA in Südkalifornien verwaltete Raumsonde Magellan die dicke Atmosphäre der Venus durchdringen und die Topografie ihrer Berge und Ebenen kartieren. Von den geologischen Merkmalen, die die Raumsonde kartierte, waren Coronas vielleicht am rätselhaftesten: Es war nicht klar, wie sie entstanden. In den Jahren seitdem haben Wissenschaftler viele Coronas an Orten gefunden, wo die Lithosphäre des Planeten dünn ist und der Wärmetransport hoch ist.

'Coronas sind reichlich auf der Venus. Es sind sehr große Merkmale, und im Laufe der Jahre wurden verschiedene Theorien darüber vorgeschlagen, wie sie entstanden sind', sagte die Mitautorin Anna Gülcher, Erd- und Planetenwissenschaftlerin an der Universität Bern in der Schweiz.

'Das Spannendste an unserer Studie ist, dass wir jetzt sagen können, dass höchstwahrscheinlich verschiedene und fortlaufende aktive Prozesse ihre Entstehung antreiben. Wir glauben, dass diese Prozesse auch früher in der Geschichte der Erde stattgefunden haben könnten.'

Die Forscher haben anspruchsvolle 3D-geodynamische Modelle entwickelt, die verschiedene Bildungsszenarien für plume-induzierte Coronas demonstrieren und diese mit den kombinierten Schwerkraft- und Topografiedaten von Magellan verglichen.

Die Schwerkraftdaten erwiesen sich als entscheidend für die Hilfe, mit der die Forscher weniger dichte, heiße und auftriebskräftige Strömungen unter der Oberfläche erkennen konnten - eine Information, die allein aus der Topografiedaten nicht ersichtlich war. Von den 75 untersuchten Coronas scheinen 52 unter ihnen buoysantes Mantelmaterial zu haben, das wahrscheinlich tektonische Prozesse antreibt.

Ein wichtiger Prozess ist die Subduktion: Auf der Erde kommt es dazu, wenn der Rand einer tektonischen Platte unter die benachbarte Platte geschoben wird. Reibung zwischen den Platten kann Erdbeben erzeugen, und wenn sich das alte Gestein in den heißen Mantel bewegt, schmilzt es und wird über vulkanische Schlot zurück an die Oberfläche recycelt.

Auf der Venus wird angenommen, dass eine andere Art von Subduktion um den Umfang einiger Coronen stattfindet. In diesem Szenario steigt, wenn eine aufsteigende Magmakammer im Mantel in die Lithosphäre drückt, Material an die Oberfläche und breitet sich nach außen aus, kollidiert mit umgebendem Material und drückt dieses Material nach unten in den Mantel.

Ein weiterer tektonischer Prozess namens lithosphärisches Tropfen könnte ebenfalls vorhanden sein, bei dem dichte Ansammlungen von vergleichsweise kühlem Material von der Lithosphäre in den heißen Mantel sinken.

Die Forscher identifizieren auch mehrere Orte, an denen ein dritter Prozess stattfinden könnte: Ein Auftrieb von geschmolzenem Gestein unter einem dickeren Teil der Lithosphäre treibt möglicherweise den Vulkanismus darüber an.

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Diese Arbeit markiert das aktuellste Beispiel dafür, dass Wissenschaftler auf Magellan-Daten zurückgreifen, um festzustellen, dass die Venus geologische Prozesse aufweist, die irdischer sind, als ursprünglich angenommen. Kürzlich konnten Forscher eruptierende Vulkane entdecken, darunter weitläufige Lavaströme, die aus Maat Mons, Sif Mons und Eistla Regio in Radarbildern des Orbiters ausströmten.

Obwohl diese Bilder direkte Hinweise auf vulkanische Aktivitäten lieferten, werden die Autoren der neuen Studie eine schärfere Auflösung benötigen, um ein vollständiges Bild der tektonischen Prozesse zu zeichnen, die die Bildung von Coronen antreiben.

"Die Schwerkraftkarten von VERITAS der Venus werden die Auflösung um mindestens einen Faktor von zwei bis vier steigern, abhängig vom Standort - ein Detailierungsgrad, der unser Verständnis der Geologie der Venus und die Auswirkungen auf die frühe Erde revolutionieren könnte," sagte Studien-Mitautorin Suzanne Smrekar, Planetenwissenschaftlerin am JPL und Hauptforscherin von VERITAS.

VERITAS, geleitet vom JPL, wird ein synthetisches Apertur-Radar verwenden, um 3D-Weltkarten zu erstellen und ein Nah-Infrarot-Spektrometer, um herauszufinden, woraus die Oberfläche der Venus besteht.

Mit seinem Radio-Nachverfolgungssystem wird VERITAS auch das Gravitationsfeld des Planeten messen, um die Struktur des Inneren der Venus zu bestimmen. Alle diese Instrumente werden dazu beitragen, die Aktivitätsbereiche auf der Oberfläche zu lokalisieren.

Weitere Informationen: Gael Cascioli, Ein Spektrum tektonischer Prozesse an Coronae auf der Venus, aufgedeckt durch Schwerkraft und Topographie, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adt5932. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adt5932

Journal-Information: Science Advances

Bereitgestellt von: Universität von Maryland Baltimore County