10.2: جيولوجيا فينوس
- Page ID
- 197139
أهداف التعلم
في نهاية هذا القسم، ستكون قادرًا على:
- وصف السمات العامة لسطح كوكب الزهرة
- اشرح ما تخبرنا به دراسة الحفر على كوكب الزهرة عن عمر سطحه
- قارن النشاط التكتوني والبراكين على كوكب الزهرة بتلك الموجودة على الأرض
- اشرح لماذا سطح كوكب الزهرة غير ملائم للحياة البشرية
نظرًا لأن كوكب الزهرة له نفس حجم وتكوين الأرض، فقد نتوقع أن تكون جيولوجيتها متشابهة. هذا صحيح جزئيًا، لكن كوكب الزهرة لا يُظهر نفس النوع من تكتونيات الصفائح مثل الأرض، وسنرى أن عدم تآكلها يؤدي إلى مظهر سطح مختلف تمامًا.
استكشاف المركبة الفضائية لكوكب الزهرة
تم إطلاق ما يقرب من 50 مركبة فضائية إلى كوكب الزهرة، لكن نصفها فقط كان ناجحًا. على الرغم من أن طائرة Mariner 2 flyby الأمريكية عام 1962 كانت الأولى، إلا أن الاتحاد السوفيتي أطلق معظم البعثات اللاحقة إلى كوكب الزهرة. في عام 1970، أصبح Venera 7 أول مسبار يهبط ويبث البيانات من سطح كوكب الزهرة. تم تشغيله لمدة 23 دقيقة قبل الخضوع لدرجة حرارة السطح العالية. وتبع ذلك مجسات وعمليات هبوط إضافية في فينيرا، حيث تم تصوير السطح وتحليل الغلاف الجوي والتربة.
ولكن لفهم جيولوجيا كوكب الزهرة، كنا بحاجة إلى إجراء دراسة عالمية لسطحها، وهي مهمة أصبحت صعبة للغاية بسبب طبقات السحب الدائمة المحيطة بالكوكب. تشبه المشكلة التحدي الذي يواجه مراقبي الحركة الجوية في المطار، عندما يكون الطقس غائمًا جدًا أو دخانيًا لدرجة أنهم لا يستطيعون تحديد موقع الطائرات القادمة بصريًا. الحل مشابه في كلتا الحالتين: استخدم أداة رادار لاستكشاف الطبقة الغامضة.
تم تصميم أول خريطة رادارية عالمية بواسطة المركبة المدارية الأمريكية Pioneer Venus في أواخر السبعينيات، وتبعتها خرائط أفضل من المدارات الدورانية السوفييتية المزدوجة Venera 15 و 16 في أوائل الثمانينيات. ومع ذلك، فإن معظم معلوماتنا عن جيولوجيا كوكب الزهرة مستمدة من المركبة الفضائية الأمريكية ماجلان، التي رسمت خريطة كوكب الزهرة برادار تصوير قوي. أنتج ماجلان صورًا بدقة 100 متر، وهي أفضل بكثير من البعثات السابقة، مما أسفر عن أول نظرة مفصلة على سطح كوكبنا الشقيق (الشكل). (أعادت المركبة الفضائية Magellan بيانات إلى الأرض أكثر من جميع المهمات الكوكبية السابقة مجتمعة؛ كل 100 دقيقة من إرسال البيانات من المركبة الفضائية قدمت معلومات كافية، إذا تمت ترجمتها إلى أحرف، لملء موسوعتين من 30 مجلدًا.)
فكر للحظة في مدى جودة دقة ماجلان التي تبلغ 100 متر حقًا. وهذا يعني أن صور الرادار من كوكب الزهرة يمكن أن تظهر أي شيء على السطح أكبر من ملعب كرة قدم. فجأة، أصبحت مجموعة كاملة من الميزات الطبوغرافية على كوكب الزهرة متاحة من وجهة نظرنا. عندما تنظر إلى صور الرادار طوال هذا الفصل، ضع في اعتبارك أن هذه الصور مصنوعة من انعكاسات الرادار، وليس من صور الضوء المرئي. على سبيل المثال، تعد الميزات الساطعة في صور الرادار هذه مؤشرًا على التضاريس الوعرة، بينما تكون المناطق المظلمة أكثر سلاسة.
الاستكشاف عبر غيوم كوكب الزهرة
تكشف خرائط رادار كوكب الزهرة عن كوكب يشبه إلى حد كبير الشكل الذي قد تبدو عليه الأرض إذا لم يتغير سطح كوكبنا باستمرار بسبب التعرية وترسب الرواسب. نظرًا لعدم وجود ماء أو جليد على كوكب الزهرة وانخفاض سرعات الرياح السطحية، لا شيء تقريبًا يحجب أو يمحو السمات الجيولوجية المعقدة الناتجة عن تحركات قشرة كوكب الزهرة والانفجارات البركانية والحفر الصدمية. بعد أن اخترقنا أخيرًا تحت غيوم كوكب الزهرة، نجد سطحه عاريًا، مما يكشف عن تاريخ مئات الملايين من السنين من النشاط الجيولوجي.
يتكون حوالي 75٪ من سطح كوكب الزهرة من سهول الحمم المنخفضة. من الناحية السطحية، تشبه هذه السهول أحواض المحيطات البازلتية للأرض، ولكن لم يتم إنتاجها بنفس الطريقة تمامًا. لا يوجد دليل على وجود مناطق اندساس على كوكب الزهرة، مما يشير إلى أنه، على عكس الأرض، لم يشهد هذا الكوكب أبدًا تكتونيات الصفائح. على الرغم من أن الحمل الحراري (ارتفاع المواد الساخنة) في غلافه أدى إلى ضغوط كبيرة في قشرة كوكب الزهرة، إلا أنها لم تبدأ في تحريك الصفائح القارية الكبيرة. يشبه تكوين سهول الحمم البركانية لكوكب الزهرة تقريبًا تكوين ماريا القمرية. كان كلاهما نتيجة لانفجارات الحمم البركانية على نطاق واسع دون انتشار القشرة المرتبط بالصفائح التكتونية.
ترتفع فوق سهول الحمم المنخفضة قارتان كاملتان من التضاريس الجبلية. أكبر قارة على كوكب الزهرة، تسمى أفروديت، هي بحجم إفريقيا تقريبًا (يمكنك رؤيتها تبرز في الشكل\(\PageIndex{1}\)). تمتد أفروديت على طول خط الاستواء لنحو ثلث الطريق حول الكوكب. أما المنطقة التالية من حيث الحجم فهي منطقة إشتار في المرتفعات الشمالية، وهي بحجم أستراليا تقريبًا. تحتوي عشتار على أعلى منطقة على كوكب الأرض، وهي جبال ماكسويل، التي ترتفع 11 كيلومترًا فوق الأراضي المنخفضة المحيطة. (جبال ماكسويل هي الميزة الوحيدة على كوكب الزهرة التي سميت باسم رجل. يخلدون ذكرى جيمس كليرك ماكسويل، الذي أدت نظريته الكهرومغناطيسية إلى اختراع الرادار. تمت تسمية جميع الميزات الأخرى للنساء، إما من التاريخ أو الأساطير.)
الفوهات وعصر سطح الزهرة
كان عمر سطح كوكب الزهرة أحد الأسئلة الأولى التي تناولها علماء الفلك باستخدام صور ماجلان عالية الدقة. تذكر أن عمر سطح الكوكب نادرًا ما يكون عمر العالم الذي يعيش فيه. يشير العمر الصغير فقط إلى جيولوجيا نشطة في هذا الموقع. يمكن اشتقاق هذه الأعمار من حساب الحفر الصدمية. الشكل\(\PageIndex{2}\) هو مثال لما تبدو عليه هذه الفوهات على صور رادار فينوس. كلما زاد كثافة السطح، زاد عمره. يبلغ قطر أكبر فوهة على كوكب الزهرة (تسمى ميد) 275 كيلومترًا، وهي أكبر قليلاً من أكبر فوهة أرضية معروفة (Chicxulub)، ولكنها أصغر بكثير من أحواض تأثير القمر.
قد تعتقد أن الغلاف الجوي السميك لكوكب الزهرة سيحمي السطح من الصدمات، ويحرق المقذوفات قبل وقت طويل من وصولها إلى السطح. ولكن هذا هو الحال بالنسبة للقذائف الصغيرة فقط. تُظهر إحصائيات الحفرة عددًا قليلاً جدًا من الحفر التي يقل قطرها عن 10 كيلومترات، مما يشير إلى أن المقذوفات الأصغر من حوالي كيلومتر واحد (الحجم الذي ينتج عادةً فوهة يبلغ طولها 10 كيلومترات) قد أوقفها الغلاف الجوي. غالبًا ما تكون تلك الفوهات ذات الأقطار من 10 إلى 30 كيلومترًا مشوهة أو متعددة، على ما يبدو لأن المقذوف الوارد تفكك في الغلاف الجوي قبل أن يصل إلى الأرض كما هو موضح في فوهة شتاين في الشكل\(\PageIndex{2}\). ومع ذلك، إذا اقتصرنا على التأثيرات التي تنتج فوهات بأقطار 30 كيلومترًا أو أكبر، فإن أعداد الفوهات تكون مفيدة على كوكب الزهرة لقياس عمر السطح كما هي على الأجسام الخالية من الهواء مثل القمر.
تشير الفوهات الكبيرة في السهول الفينية إلى متوسط عمر سطح يتراوح بين 300 و 600 مليون سنة فقط. تشير هذه النتائج إلى أن كوكب الزهرة هو بالفعل كوكب ذو نشاط جيولوجي مستمر، متوسط بين أحواض محيطات الأرض (الأصغر سنًا والأكثر نشاطًا) وقارته (الأقدم والأقل نشاطًا).
تبدو جميع الحفر الكبيرة في كوكب الزهرة تقريبًا طازجة، مع القليل من التدهور أو الامتلاء إما بواسطة الحمم البركانية أو الغبار المنفوخ بالرياح. هذه إحدى الطرق التي نعرف بها أن معدلات التآكل أو ترسب الرواسب منخفضة جدًا. لدينا انطباع بأنه لم يحدث سوى القليل نسبيًا منذ أن عادت السهول الفينية إلى الظهور مرة أخرى بسبب النشاط البركاني واسع النطاق. يبدو أن كوكب الزهرة شهد نوعًا من التشنج البركاني على مستوى الكوكب منذ ما بين 300 و 600 مليون سنة، وهو حدث غامض لا يشبه أي شيء في تاريخ الأرض.
براكين على كوكب الزهرة
مثل الأرض، كوكب الزهرة هو كوكب شهد نشاطًا بركانيًا واسع النطاق. في السهول المنخفضة، تعد الانفجارات البركانية هي الطريقة الرئيسية لتجديد السطح، مع تدفقات كبيرة من الحمم البركانية عالية السوائل التي تدمر الحفر القديمة وتولد سطحًا جديدًا. بالإضافة إلى ذلك، ترتبط العديد من الجبال البركانية الأصغر وغيرها من الهياكل بالنقاط الساخنة السطحية - الأماكن التي ينقل فيها الحمل الحراري في غلاف الكوكب الحرارة الداخلية إلى السطح.
يبلغ عرض أكبر بركان فردي على كوكب الزهرة، ويُسمى سيف مونس، حوالي 500 كيلومتر وارتفاعه 3 كيلومترات - أوسع ولكنه أقل من بركان هاواي مونا لوا. في قمتها توجد فوهة بركانية، أو كالديرا، يبلغ عرضها حوالي 40 كيلومترًا، وتظهر منحدراتها تدفقات الحمم البركانية الفردية التي يصل طولها إلى 500 كيلومتر. تنتشر الآلاف من البراكين الصغيرة على السطح، وصولاً إلى الحد الأقصى لرؤية صور ماجلان، والتي تتوافق مع الأقماع أو القباب بحجم ساحة انتظار السيارات في مركز التسوق. تبدو معظم هذه البراكين مشابهة للبراكين الأرضية. تحتوي البراكين الأخرى على أشكال غير عادية، مثل «قباب الفطائر» الموضحة في الشكل\(\PageIndex{3}\).
كل البراكين هي نتيجة ثوران الحمم البركانية على سطح الكوكب. لكن الحمم الساخنة المنبعثة من داخل الكوكب لا تصل دائمًا إلى السطح. على كل من الأرض والزهرة، يمكن أن تتجمع هذه الحمم البركانية لإنتاج انتفاخات في القشرة. تتضمن العديد من سلاسل جبال الجرانيت على الأرض، مثل سييرا نيفادا في كاليفورنيا، مثل هذه البراكين تحت السطحية. هذه الانتفاخات شائعة في كوكب الزهرة، حيث تنتج سمات دائرية أو بيضاوية كبيرة تسمى الكورونا (المفرد: كورونا) (الشكل\(\PageIndex{4}\)).
النشاط التكتوني
تعمل التيارات الحرارية للمواد المنصهرة في عباءة فينوس على دفع القشرة وتمديدها. تسمى هذه القوى التكتونية، وتسمى السمات الجيولوجية الناتجة عن هذه القوى بالسمات التكتونية. في السهول المنخفضة لكوكب الزهرة، كسرت القوى التكتونية سطح الحمم البركانية لخلق أنماط رائعة من التلال والشقوق (الشكل\(\PageIndex{5}\)). في أماكن قليلة، تمزقت القشرة لتولد الوديان المتصدعة. السمات الدائرية المرتبطة بالكورونا هي التلال التكتونية والشقوق، كما أن معظم جبال فينوس تدين بوجودها للقوى التكتونية.
تعد قارة عشتار، التي لديها أعلى ارتفاعات على كوكب الزهرة، المنتج الأكثر إثارة لهذه القوى التكتونية. وتشبه عشتار وجبالها الطويلة ماكسويل الهضبة التبتية وجبل الهيمالايا على الأرض. كلاهما نتاج ضغط القشرة، ويتم الحفاظ على كليهما من خلال القوى المستمرة للحمل الحراري للوشاح.
على سطح كوكب الزهرة
وجد سكان فينيرا الناجحون في السبعينيات أنفسهم على كوكب غير مضياف للغاية، مع ضغط سطحي يبلغ 90 بارًا ودرجة حرارة عالية بما يكفي لإذابة الرصاص والزنك. على الرغم من هذه الظروف غير السارة، تمكنت المركبة الفضائية من تصوير محيطها وجمع عينات سطحية للتحليل الكيميائي قبل توزيع أدواتها. كان ضوء الشمس المنتشر الذي يضرب السطح ملونًا باللون الأحمر بسبب السحب، وكان مستوى الإضاءة معادلاً للغيوم الثقيل على الأرض.
وجدت المجسات أن الصخور في مناطق الهبوط هي صخور نارية، وخاصة البازلت. تظهر أمثلة لصور Venera في الشكل. تُظهر كل صورة منظرًا مسطحًا ومقفرًا مع مجموعة متنوعة من الصخور، والتي قد يكون بعضها مقذوفًا من الصدمات. تُظهر المناطق الأخرى تدفقات الحمم البركانية المسطحة ذات الطبقات. لم تكن هناك عمليات هبوط أخرى على كوكب الزهرة منذ السبعينيات.
المفاهيم الأساسية والملخص
تم رسم خريطة كوكب الزهرة بالرادار، خاصة مع مركبة Magellan الفضائية. تتكون قشرتها من 75٪ من سهول الحمم البركانية المنخفضة، والعديد من السمات البركانية، والعديد من الكورونات الكبيرة، والتي تعبر عن النشاط البركاني تحت السطحي. تم تعديل الكوكب من خلال تكتونيات واسعة النطاق مدفوعة بالحمل الحراري، وتشكيل أنماط معقدة من التلال والشقوق وبناء مناطق قارية عالية مثل عشتار. السطح قاسي للغاية، حيث يبلغ الضغط 90 بارًا ودرجة حرارة 730 كلفن، لكن العديد من سكان فينيرا الروس قاموا بالتحقيق فيه بنجاح.
مسرد المصطلحات
- التكتونية
- الخصائص الجيولوجية التي تنتج عن الضغوط والضغوط في قشرة الكوكب؛ يمكن أن تؤدي القوى التكتونية إلى الزلازل وحركة القشرة