La superficie de Venus está dominada por características volcánicas y tiene más volcanes que cualquier otro planeta del Sistema Solar . Tiene una superficie compuesta en un 90% de basalto y aproximadamente el 65% del planeta está formado por un mosaico de llanuras de lava volcánica , lo que indica que el vulcanismo jugó un papel importante en la configuración de su superficie. Hay más de 1.000 estructuras volcánicas y posible resurgimiento periódico de Venus por inundaciones de lava. Es posible que el planeta haya tenido un importante evento de resurgimiento global hace unos 500 millones de años, [1] por lo que los científicos pueden deducir de la densidad de los cráteres de impacto en la superficie. Venus tiene una atmósfera rica en dióxido de carbono , con una densidad 90 veces mayor que la de la atmósfera terrestre.
Hay más de 80.000 [2] volcanes en Venus detectados mediante cartografía por radar. Durante muchos años los científicos debatieron sobre si Venus estaba actualmente activo o si las estructuras volcánicas eran restos del pasado. Hay pocos cráteres de impacto en la superficie de Venus que indiquen un resurgimiento relativamente reciente. [3] El evento de resurgimiento más probable habría sido flujos volcánicos. El sondeo por radar de la sonda Magallanes reveló evidencia de actividad volcánica comparativamente reciente en el volcán más alto de Venus , Maat Mons , en forma de flujos de ceniza cerca de la cumbre y en el flanco norte. Aunque muchas líneas de evidencia como esta sugieren que los volcanes en Venus han estado activos recientemente, las erupciones actuales en Maat Mons no han sido confirmadas. Sin embargo, otros estudios más recientes, de enero de 2020, sugieren que Venus, aunque no específicamente Maat Mons, sí está actualmente volcánicamente activo. [4] [5] En 2023, los científicos reexaminaron imágenes topográficas de la región de Maat Mons tomadas por el orbitador Magellan . Utilizando simulaciones por computadora, determinaron que la topografía había cambiado durante un intervalo de 8 meses y llegaron a la conclusión de que la causa era el vulcanismo activo. [6] Hasta 2023, solo había indicios de vulcanismo activo. En marzo de 2023, Herrick et al. (2023) anunciaron que habían fotografiado un respiradero expandiéndose en imágenes de Magallanes, lo que indica vulcanismo activo en Venus. [7]
Venus tiene volcanes en escudo , extensos flujos de lava y algunos volcanes inusuales llamados cúpulas en forma de panqueque y estructuras en forma de garrapatas que no están presentes en la Tierra . Los volcanes con cúpula en forma de panqueque tienen hasta 15 km (9,3 millas) de diámetro y menos de 1 km (0,62 millas) de altura y son 100 veces más grandes que las cúpulas de lava formadas en la Tierra. Suelen estar asociados a coronas y teselas (grandes regiones de terreno muy deformado, plegado y fracturado en dos o tres dimensiones, que son exclusivas de Venus). Se cree que los panqueques están formados por lava altamente viscosa y rica en sílice que hace erupción bajo la alta presión atmosférica de Venus.
Las estructuras "parecidas a garrapatas" se denominan cúpulas de margen festoneado . Se les llama comúnmente garrapatas porque aparecen como cúpulas con numerosas patas . Se cree que han sufrido fenómenos de destrucción masiva, como deslizamientos de tierra en sus márgenes. En ocasiones se pueden ver depósitos de escombros esparcidos a su alrededor.
En la Tierra los volcanes son principalmente de dos tipos: volcanes en escudo y volcanes compuestos o estratovolcanes . Los volcanes en escudo, como los de Hawaii , expulsan magma desde las profundidades de la Tierra en zonas llamadas puntos calientes . La lava de estos volcanes es relativamente fluida y permite la fuga de gases. Los volcanes compuestos, como el monte Santa Elena y el monte Pinatubo , están asociados con placas tectónicas. En este tipo de volcanes, la corteza oceánica de una placa se desliza debajo de la otra en una zona de subducción , junto con una entrada de agua de mar, produciendo una lava más gomosa que restringe la salida de los gases, por lo que los volcanes compuestos tienden a estallar más violentamente.
En Venus, donde no hay placas tectónicas ni agua de mar , los volcanes son en su mayoría de tipo escudo. [ cita necesaria ] Sin embargo, la morfología de los volcanes en Venus es diferente: en la Tierra, los volcanes en escudo pueden tener unas pocas decenas de kilómetros de ancho y hasta 10 km (6,2 millas) de altura en el caso de Mauna Kea , medidos desde el fondo del mar. . En Venus, estos volcanes pueden cubrir cientos de kilómetros de superficie, pero son relativamente planos, con una altura promedio de 1,5 km (0,93 millas). Los grandes volcanes hacen que la litosfera venusiana se flexione hacia abajo debido a sus enormes cargas verticales, produciendo fosos de flexión o fracturas de anillos alrededor de los edificios. [8] La carga de los grandes edificios volcánicos también hace que las cámaras de magma se fracturen en un patrón similar al de un alféizar , lo que afecta la propagación del magma debajo de la superficie. [9]
Otras características singulares de la superficie de Venus son las novas (redes radiales de diques o grabens ) y los aracnoides . Una nova se forma cuando grandes cantidades de magma se expulsan a la superficie para formar crestas y trincheras radiantes que son altamente reflectantes para el radar. Estos diques forman una red simétrica alrededor del punto central donde emergió la lava, donde también puede haber una depresión provocada por el colapso de la cámara de magma.
Los aracnoides reciben este nombre porque se asemejan a una telaraña, presentando varios óvalos concéntricos rodeados por una compleja red de fracturas radiales similares a las de una nova. No se sabe si las aproximadamente 250 características identificadas como aracnoides en realidad comparten un origen común o son el resultado de diferentes procesos geológicos. [10]
El vulcanismo en Venus ha tenido lugar en los últimos 2,5 millones de años; sin embargo, hasta hace poco no había habido pruebas absolutas de que algún volcán en Venus hubiera entrado en erupción recientemente. Imágenes de radar recientes muestran más de 1.000 estructuras volcánicas y evidencia de un posible resurgimiento periódico del planeta por inundaciones de lava . Además de las imágenes de radar, hay pruebas que respaldan que se ha producido vulcanismo, incluido un cambio inusual en la cantidad de gas dióxido de azufre en la atmósfera superior. El dióxido de azufre es un componente importante de la desgasificación volcánica . Sin embargo, el dióxido de azufre en la atmósfera inferior permanece estable. Esto podría significar que un cambio en la atmósfera global provocó que la concentración de dióxido de azufre aumentara por encima de las nubes. Aunque el cambio en la atmósfera puede ser evidencia de que hubo volcanes que entraron en erupción en Venus, es difícil determinar si ocurrieron o no. [10] En marzo de 2014, se localizó la primera evidencia directa de vulcanismo en curso, en forma de "destellos" infrarrojos sobre los bordes de la zona de rift Ganis Chasma , cerca del volcán en escudo Sapas Mons . Estos destellos fueron detectables durante dos o tres días terrestres consecutivos en 2008 y 2009 y se cree que fueron causados por gases calientes o lava liberada por erupciones volcánicas. [11] Los científicos sospechan que hay cuatro volcanes que pueden estar activos: Maat Mons , Ozza Mons , Sapas Mons e Idunn Mons . [12] [13] [14]
En 2020, un estudio de la Universidad de Maryland, apoyado por la Fundación Nacional Suiza para la Ciencia y la NASA, descubrió que 37 de las coronas de Venus muestran signos de actividad continua. El profesor de Maryland Laurent Montesi dijo que "podemos señalar estructuras específicas y decir: 'Mira, este no es un volcán antiguo, sino uno que está activo hoy, tal vez inactivo, pero no muerto...'". Las coronas activas están agrupadas cerca entre sí, por lo que ahora sería más fácil posicionar los instrumentos de estudio geológico. [15] [16]
En marzo de 2023, en la 54ª Conferencia de Ciencia Planetaria Lunar, un equipo reveló las primeras imágenes de actividad volcánica en la superficie de Venus. El anuncio consistió en dos imágenes de radar de diferentes ciclos de datos de Magallanes (con 8 meses de diferencia) que mostraban un respiradero volcánico que se había expandido en casi 2 kilómetros cuadrados. [17] Estos datos tenían más de 30 años en el momento de este descubrimiento. Los científicos comprobaron que esta expansión no podía explicarse por el ángulo en el que se tomaron las imágenes mediante simulaciones por ordenador que revelaron que el cambio debía ser estructural. [17]
Los rayos en Venus pueden servir como diagnóstico de vulcanismo o convección atmosférica, por lo que se han dedicado algunos esfuerzos a detectar posibles rayos en Venus. [18] No se han observado relámpagos directamente, pero la evidencia más convincente son las emisiones de radio de muy baja frecuencia (VLF) registradas debajo de las nubes por los cuatro módulos de aterrizaje del Venera . [18] El orbitador japonés Akatsuki está actualmente buscando rayos visibles en Venus, entre otros objetivos científicos. [19]
En 2020, Greaves et al. detectó niveles de fosfina de 1 a 5 PPB en la atmósfera de Venus utilizando ALMA y JCMT . [20] Los datos históricos de Pioneer Venus también muestran la posible detección de fosfina. [21] La fosfina (PH 3 ) se deriva del fosfuro (P 3- ) a través de la siguiente interacción con el ácido sulfúrico en la atmósfera de Venus:
El fosfuro proviene de metales como el hierro y el magnesio, que deberían existir en grandes cantidades en el manto de Venus. [22] Las fosfinas fueron detectadas a una altura de 70 km, lo que implica una erupción volcánica de la escala explosiva de Krakatau o Yellowstone en la Tierra. [22] [23] La implicación de esto no es sólo que Venus ha experimentado vulcanismo reciente, sino que es capaz de realizar erupciones explosivas a pesar de la falta de derretimientos hidratados creados en las zonas de subducción de la Tierra. Se cree que Venus puede tener agua primordial en el manto que podría concentrarse mediante fraccionamiento . [24]
Se ha sugerido la actividad biológica como una explicación alternativa para las fosfinas en la atmósfera de Venus, pero esto es poco probable debido a la ausencia de otras firmas biológicas. [22] Otra hipótesis afirma que la fosfina podría producirse en las nubes de Venus, pero este proceso requiere agua que generalmente no está disponible en Venus. [22] Algunos científicos cuestionan que los niveles de fosfina encontrados sean realmente tan altos como se indica. Si la fosfina está presente en cantidades de 1 a 5 PPB y se puede determinar que se origina en el manto, implicará un sistema de pluma de manto profundo que contiene suficientes volátiles para producir vulcanismo explosivo. [24]
En abril de 2010, Suzanne E. Smrekar et al. publicó que Venus Express observó tres volcanes que han tenido erupciones hace unos 250.000 años o menos, lo que sugiere que Venus resurge periódicamente por flujos de lava. [25] [26] Ha propuesto dos misiones a Venus para dilucidar el planeta: Venus Origins Explorer (VOX) y VERITAS . Mientras tanto, la nave espacial japonesa Akatsuki orbita Venus desde diciembre de 2015 y uno de sus objetivos es buscar vulcanismo activo utilizando sus cámaras infrarrojas, aunque el detector de infrarrojos que debía hacerlo falló en diciembre de 2016 después de un período relativamente corto de observaciones. . [27] [28]
Se espera que se lancen tres misiones en la década de 2030: VERITAS, DAVINCI y EnVision; todo lo cual ayudará a detectar el vulcanismo. Tanto VERITAS como EnVision utilizarán sensores remotos por radar para mapear la superficie de Venus con una resolución 10 veces mejor que la de Magallanes. [29] [30] Estas misiones permitirán mapear en diferentes períodos de tiempo que podrían mostrar más evidencia, con mayor resolución, del vulcanismo actual.
EnVision tiene el instrumento VenSAR (Radar de apertura sintética Venus) que mapeará con una resolución de hasta 30 m e incluso hasta 1 m en áreas seleccionadas. [30] El SRS (Subsurface Radar Sounder) penetrará en la superficie hasta un kilómetro y recibirá señales que pueden usarse para describir las estructuras internas del planeta. Esto ayudará a aprender sobre el funcionamiento interno de las estructuras volcánicas. El Venus Emisivity Mapper (VEM) mapeará la superficie en longitudes de onda infrarrojas que, cuando se agregan al radar, pueden describir la topografía de la superficie.
DAVINCI no mapeará la superficie, sino que analizará la atmósfera. El análisis de SO 2 y otros gases ayudará a conocer la gasificación de volcanes recientes. DAVINCI tendrá una sonda que desciende a la atmósfera recopilando datos a lo largo del camino. El análisis atmosférico proporcionará información importante que se complementará con el reciente descubrimiento del vulcanismo activo.
VERITAS también tendrá el Venus Emissivity Mapper (VEM) y un radar de imágenes VISAR (Venus Interferometric Synthetic Aperture Radar). [29] Estos mapearán campos de lava y volcanes en la superficie de Venus. Esta misión, cuyo lanzamiento original estaba previsto para 2027, se retrasó hasta 2030. Si VERITAS reanuda su fecha de lanzamiento original, los datos entre VERTIAS y EnVision se emparejarán de manera similar a los distintos ciclos de datos de Magallanes. Luego tendrían la oportunidad de ver los cambios volcánicos a lo largo de una serie de años.
La localización de volcanes en Venus fue posible durante la misión Magallanes en 1990, que cartografió más del 95% de la superficie de Venus. [31] La superficie de Venus está oculta por las nubes, pero las características de la superficie se pueden mapear utilizando un radar de apertura sintética. [32] Algunas imágenes creadas por este mapeo pueden brindar una vista en perspectiva de la elevación de la superficie de Venus, lo que ayuda en la identificación de volcanes. [33] Las características volcánicas descubiertas incluyen lavas de inundaciones, grupos de edificios, volcanes en escudo, conos volcánicos y cúpulas volcánicas. Desde la misión Magallanes, se han identificado más de 1.660 accidentes geográficos volcánicos en la superficie de Venus. [31] Un análisis más detallado de los datos de Magallanes reveló más de 85.000 volcanes. [34] [35]
Después de cartografiar la superficie de Venus, el Instituto de Tecnología de California creó un algoritmo para identificar automáticamente los volcanes a partir de las imágenes cartográficas. [32] No es posible tener certeza de que todas las características identificadas sean volcanes, pero se desarrolló un sistema de categorías que etiqueta la confianza de si una característica de la superficie es un volcán o no. [32] El algoritmo examina imágenes de un área de 30 km × 30 km de la superficie de Venus y las áreas consideradas volcanes se reforman en un vector y se procesan mediante una serie de ecuaciones. [32] Este algoritmo se ha utilizado para identificar múltiples volcanes en diferentes imágenes cartográficas de Venus.
Los científicos también pueden determinar la edad de los volcanes en Venus utilizando imágenes de la misión Magallanes, por ejemplo examinando las crestas arrugadas en las llanuras regionales; Si las laderas que flanquean un volcán no tienen crestas arrugadas, entonces se las consideraría jóvenes. [33]
El volcán Sif Mons tiene 350 km de diámetro, 2 km de altura y se encuentra en la elevación occidental de Eistla Regio. Según el mapeo del volcán, el área alrededor de la caldera central es mayormente plana con muchas cadenas de pozos que rodean el área. [36] En las partes orientales del volcán, la lava se ha inundado desde la caldera principal hacia calderas más pequeñas cercanas. La evidencia sugiere que hubo muchas erupciones en los flancos de este volcán. La mayoría de los campos de flujo alrededor de este volcán son campos de flujo laminar.
El volcán Gula Mons tiene 460 km de diámetro, 3,2 km de altura y se encuentra en la elevación occidental de Eistla Regio. Gula Mons se considera un volcán en escudo. [37] Este volcán tiene un edificio central que está rodeado por los picos del volcán. El mapeo sugiere que hay múltiples pozos de caldera en este volcán que están parcialmente llenos de lava. [36]
El volcán Kunapipi Mons tiene un diámetro de 580 km, una altura de 2,5 km y se encuentra en la falla Juno Chasma. La cumbre del volcán es una larga región de meseta. El edificio principal de este volcán consta de muchos flujos cortos y la mayoría de estos flujos son flujos laminares.
Con el mapa de radar de apertura sintética de Magallanes, mosaicos globales de vista izquierda y derecha del mapa de radar de resolución completa con una resolución de 75 m por píxel, desarrollamos un catálogo global de volcanes en Venus que contiene ~85.000 edificios, ~99% de los cuales tienen <5 km de diámetro. Descubrimos que Venus alberga muchos más volcanes de los cartografiados anteriormente y que, aunque están distribuidos prácticamente por todo el planeta, el análisis de la distribución de tamaño y frecuencia revela una relativa falta de edificios en el rango de 20 a 100 km de diámetro, lo que podría estar relacionado con el magma. disponibilidad y tasa de erupción.