La superficie de Venus está dominada por características volcánicas y tiene más volcanes que cualquier otro planeta del Sistema Solar . Tiene una superficie que es 90% basalto , y alrededor del 65% del planeta consiste en un mosaico de llanuras de lava volcánica, lo que indica que el vulcanismo jugó un papel importante en la conformación de su superficie. Hay más de 1.000 estructuras volcánicas y posible resurgimiento periódico de Venus por inundaciones de lava. El planeta puede haber tenido un importante evento de resurgimiento global hace unos 500 millones de años, [1] por lo que los científicos pueden decir a partir de la densidad de cráteres de impacto en la superficie. Venus tiene una atmósfera rica en dióxido de carbono , con una presión que es 90 veces la de la atmósfera de la Tierra.
Hay más de 80.000 [2] volcanes en Venus detectados a través de mapas de radar. Durante muchos años, los científicos debatieron 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 apuntaran a una renovación relativamente reciente. [3] El evento de renovación más probable habría sido flujos volcánicos. El sondeo de 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 de Venus han estado activos recientemente, las erupciones actuales en Maat Mons no han sido confirmadas. Sin embargo, otros estudios más recientes, en 2020, sugieren que Venus, aunque no Maat Mons específicamente, de hecho está volcánicamente activo actualmente. [4] [5] En 2023, los científicos reexaminaron las imágenes topográficas de la región de Maat Mons tomadas por el orbitador Magallanes . Mediante simulaciones por computadora, determinaron que la topografía había cambiado durante un intervalo de ocho meses y concluyeron que la causa era el vulcanismo activo. [6] Hasta 2023, solo había habido indicios de vulcanismo activo. En marzo de 2023, Herrick et al. anunciaron que habían captado imágenes de un respiradero en expansión en imágenes de Magallanes, lo que indica vulcanismo activo en Venus. [7]
Venus tiene volcanes en escudo , flujos de lava generalizados y algunos volcanes inusuales llamados domos en forma de panqueque y estructuras "similares a garrapatas" que no están presentes en la Tierra . Los volcanes en forma de domo en forma de panqueque tienen hasta 15 km (9,3 mi) de diámetro y menos de 1 km (0,62 mi) de altura y son 100 veces más grandes que los domos de lava formados en la Tierra. Por lo general, están asociados con coronas y teselas (grandes regiones de terreno altamente deformado, plegado y fracturado en dos o tres dimensiones, que son exclusivas de Venus). Se cree que los domos en forma de panqueque se forman por lava altamente viscosa y rica en sílice que entra en erupción bajo la alta presión atmosférica de Venus.
Las estructuras "similares a garrapatas" se denominan domos de márgenes festoneados . Se les suele llamar garrapatas porque parecen domos con numerosas patas . Se cree que han sufrido fenómenos de desgaste masivo, como deslizamientos de tierra, en sus márgenes. A veces se pueden ver depósitos de escombros dispersos a su alrededor.
En la Tierra, los volcanes son principalmente de dos tipos: volcanes en escudo y compuestos o estratovolcanes . Los volcanes en escudo, por ejemplo los de Hawái , expulsan magma desde las profundidades de la Tierra en zonas llamadas puntos calientes . La lava de estos volcanes es relativamente fluida y permite el escape de gases. Los volcanes compuestos, como el monte Santa Helena y el monte Pinatubo , están asociados a 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, y por esa razón, los volcanes compuestos tienden a erupcionar con mayor violencia.
En Venus, donde no hay placas tectónicas ni agua de mar , los volcanes son en su mayoría del tipo escudo. [ cita requerida ] Sin embargo, la morfología de los volcanes en Venus es diferente: en la Tierra, los volcanes escudo pueden tener unas pocas decenas de kilómetros de ancho y hasta 10 km (6,2 mi) de altura en el caso de Mauna Kea , medidos desde el fondo del mar. En Venus, estos volcanes pueden cubrir cientos de kilómetros de área, pero son relativamente planos, con una altura promedio de 1,5 km (0,93 mi). Los grandes volcanes hacen que la litosfera venusiana se flexione hacia abajo debido a sus enormes cargas verticales, produciendo fosos de flexión o fracturas anulares alrededor de los edificios. [8] La carga de los edificios de los grandes volcanes también hace que las cámaras de magma se fracturen en un patrón similar a un umbral , lo que afecta la propagación del magma debajo de la superficie. [9]
Otras características únicas de la superficie de Venus son las novas (redes radiales de diques o fosas tectónicas ) y las aracnoides . Una nova se forma cuando grandes cantidades de magma se extruyen sobre la superficie para formar crestas y fosas radiales 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 causada por el colapso de la cámara de magma.
Las aracnoides reciben ese nombre porque se parecen a una telaraña, con varios óvalos concéntricos rodeados por una red compleja de fracturas radiales similares a las de una nova. No se sabe si las aproximadamente 250 formaciones identificadas como aracnoides en realidad comparten un origen común o son el resultado de diferentes procesos geológicos. [10]
En Venus se ha producido vulcanismo en los últimos 2,5 millones de años; sin embargo, hasta hace poco no había pruebas absolutas de que algún volcán de Venus hubiera entrado en erupción recientemente. Las imágenes de radar recientes muestran más de 1.000 estructuras volcánicas y evidencia de una posible renovación periódica de la superficie del planeta por inundaciones de lava . Además de las imágenes de radar, hay pruebas que respaldan la existencia de vulcanismo, incluido un cambio inusual en la cantidad de gas de 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 una prueba de que ha habido volcanes que entraron en erupción en Venus, es difícil determinar si ocurrieron o no. [10] En 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 escudo Sapas Mons . Estos destellos fueron detectables durante dos o tres días terrestres consecutivos en 2008 y 2009 y se cree que son 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: "Podemos señalar estructuras específicas y decir 'Mira, este no es un volcán antiguo, sino uno que está activo hoy, inactivo tal vez, pero no muerto...'". Las coronas activas están agrupadas cerca unas de otras, por lo que ahora sería más fácil posicionar los instrumentos de investigación geológica. [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 consistía 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 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, lo que reveló que el cambio debía ser estructural. [17]
Los relámpagos en Venus pueden servir como un diagnóstico de vulcanismo o convección atmosférica, por lo que se han dedicado algunos esfuerzos a detectar posibles relámpagos en Venus. [18] No se ha observado ningún relámpago 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 Venera . [18] El orbitador japonés Akatsuki está buscando actualmente relámpagos visibles en Venus, entre otros objetivos científicos. [19]
En 2020, Greaves et al. detectaron niveles de fosfina de 1 a 5 partes por mil millones 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 se detectaron 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 solo que Venus ha experimentado vulcanismo reciente, sino que es capaz de erupciones explosivas a pesar de la falta de fundidos hidratados similares a los creados en las zonas de subducción de la Tierra. Se piensa que Venus puede tener agua primordial en el manto que podría concentrarse a través del 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 biofirmas. [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 penachos del manto profundo que contiene suficientes volátiles para producir vulcanismo explosivo. [24]
En 2010, Suzanne E. Smrekar et al. publicaron que Venus Express observó tres volcanes que han tenido erupciones hace unos 250.000 años o menos, lo que sugiere que Venus es periódicamente resurgido por flujos de lava. [25] [26] Ella ha propuesto dos misiones a Venus para dilucidar el planeta: Venus Origins Explorer (VOX), y VERITAS . Mientras tanto, la nave espacial japonesa Akatsuki ha estado orbitando Venus desde diciembre de 2015 y uno de sus objetivos es escanear en busca de vulcanismo activo utilizando sus cámaras infrarrojas, aunque el detector infrarrojo que se suponía que haría esto falló en diciembre de 2016 después de un período relativamente corto de observaciones. [27] [28]
Se espera que en la década de 2030 se lancen tres misiones: VERITAS, DAVINCI y EnVision, todas las cuales ayudarán a detectar el vulcanismo. Tanto VERITAS como EnVision utilizarán teledetección por radar para cartografiar la superficie de Venus con una resolución diez veces mejor que la de Magallanes. [29] [30] Estas misiones permitirán cartografiar en diferentes períodos de tiempo que podrían mostrar más evidencia, con mayor resolución, del vulcanismo actual.
EnVision cuenta con el instrumento VenSAR (radar de apertura sintética de Venus) que mapeará hasta una resolución de 30 m e incluso hasta 1 m en áreas seleccionadas. [30] El SRS (sonda de radar del subsuelo) penetrará 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 agreguen al radar, pueden describir la topografía de la superficie.
DAVINCI no cartografiará la superficie, sino que analizará la atmósfera. El análisis del SO2 y otros gases ayudará a conocer las emanaciones de gases de los volcanes recientes. DAVINCI contará con una sonda que descenderá a la atmósfera y recogerá datos a lo largo del camino. El análisis atmosférico proporcionará información importante para complementar el reciente descubrimiento de vulcanismo activo.
VERITAS también contará con el Venus Emissivity Mapper (VEM) y un generador de imágenes de radar VISAR (Venus Interferometric Synthetic Aperture Radar). [29] Estos mapearán los campos de lava y los volcanes en la superficie de Venus. Originalmente programada para lanzarse en 2027, esta misión se ha retrasado hasta 2030. Si VERITAS reanuda su fecha de lanzamiento original, los datos entre VERTIAS y EnVision se emparejarán de manera similar a los diversos ciclos de datos de Magallanes. Entonces tendrían la oportunidad de ver los cambios volcánicos a lo largo de un conjunto 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 cartografiar utilizando un radar de apertura sintética. [32] Algunas imágenes creadas mediante este mapeo pueden dar una vista en perspectiva de la elevación de la superficie de Venus, lo que ayuda a la identificación de volcanes. [33] Las características volcánicas descubiertas incluyen lavas de inundación, cúmulos de edificios, volcanes en escudo, conos volcánicos y domos volcánicos. Desde la misión Magallanes, se han identificado más de 1.660 accidentes geográficos volcánicos en la superficie de Venus. [31] Un análisis más profundo de los datos de Magallanes reveló más de 85.000 volcanes. [34] [35]
Después de que se mapeó la superficie de Venus, el Instituto de Tecnología de California creó un algoritmo para identificar automáticamente los volcanes a partir de las imágenes de mapeo. [32] No es posible tener la 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 como volcanes se transforman en un vector y se procesan a través de una serie de ecuaciones. [32] Este algoritmo se ha utilizado para identificar múltiples volcanes en diferentes imágenes de mapeo de Venus.
Los científicos también pueden determinar la edad de los volcanes de 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 considerarían 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 mapa del volcán, el área alrededor de la caldera central es mayoritariamente plana con muchos pozos en cadena que rodean el área. [36] En las partes orientales del volcán, la lava ha inundado desde la caldera principal a 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 y 3,2 km de altura y se encuentra en la elevación occidental de Eistla Regio. Se considera que Gula Mons es un volcán en escudo. [37] Este volcán tiene un edificio central que está rodeado por los picos del volcán. Los mapas sugieren que hay múltiples fosas de caldera en este volcán que están parcialmente llenas de lava. [36]
El volcán Kunapipi Mons tiene un diámetro de 580 km, una altura de 2,5 km y se encuentra en la grieta Juno Chasma. La cima del volcán es una meseta alargada. El edificio principal de este volcán está formado por numerosos flujos cortos y la mayoría de estos flujos son laminares.
Con los mosaicos globales de vista izquierda y derecha del mapa de radar de resolución completa del radar de apertura sintética Magellan 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 un diámetro de <5 km. Descubrimos que Venus alberga muchos más volcanes de lo que se había mapeado anteriormente, y que aunque están distribuidos prácticamente en todo el planeta, el análisis de la distribución de tamaño y frecuencia revela una relativa falta de edificios en el rango de diámetro de 20 a 100 km, lo que podría estar relacionado con la disponibilidad de magma y la tasa de erupciones.