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Geologievergleich Venus - Erde

30 Beiträge, Schlüsselwörter: Erde, Venus, Geologie, Plattentektonik

Geologievergleich Venus - Erde

01.03.2016 um 23:04
Erde und Venus sind sich hinsichtlich Größe und Zusammensetzung sehr ähnlich. Von daher sollte man eigentlich auch eine ähnliche Geologie vermuten. Doch die beiden Schwesterplaneten zeigen diesbezüglich ganz andersartige Erscheinungen.

ERDE:

Das charakteristische Merkmal der Erde ist die Plattentektonik. Angetrieben durch Konvektionsströme im Mantel bewegen sich an der Oberfläche die Erdplatten. Diese Konvektion kommt durch die Hitze im Inneren der Erde zustande. Relativ heiße Gesteinsmassen steigen auf, kühlen sich in der Nähe der Erdoberfläche ab und sinken an anderer Stelle wieder Richtung Erdkern. Dabei darf man sich den Mantel nicht als glutflüssig vorstellen, er besteht trotz der Hitze aus festem Gestein - wegen des gewaltigen Drucks, der auf ihm lastet. Allerdings ist er dabei nicht völlig starr, sondern zumindest auf lange Sicht gesehen eher viskos, so dass die Konvektion eben doch stattfinden kann. Und sobald der Druck abnimmt - zum Beispiel an Stellen nahe der Oberfläche an geologischen Schwächezonen - verflüssigt sich das Gestein sofort. Dies geschieht z.B. an Vulkanen.

Plattentektonik:

plattentektonik102 v img 16 9 xl d31c35f

Es gibt Stellen, an denen neue Erdkruste entsteht, nämlich an den mittelozeanischen Rücken. Das Mantelmaterial schmilzt auf, differenziert sich und oben setzt sich die typische Ozeankruste ab, die bald erstarrt (und leichter ist als der ursprüngliche Mantel). Diese neue Kruste wird nun mehr oder weniger von den Konvektionsströmungen im Mantel mitgezogen. Allerdings geht das nicht ewig so. Die Ozeankruste kühlt nämlich immer mehr aus, wird dadurch schwerer, so dass sie die Neigung hat, wieder abzutauchen. Dies geschieht an den sog. Subduktionszonen. Die Ozeankruste taucht dort ab, durch den zunehmenden Druck in der Tiefe wird sie noch dichter und schwerer und übt dadurch sogar Zugkräfte aus auf die Teile des Ozeansbodens, die noch nicht abgesunken sind. Möglicherweise sinkt dieser Ozeanboden bis hinab zur Kern-Mantel-Grenze.

Subduktionszone:

110519 Subduktion l

Nun gibt es noch die Kontinente. Kontinente bestehen aus besonders leichtem Material, das niemals dauerhaft absinken kann. Kontinente werden sozusagen mit den Platten, in die sie eingebettet sind, mitgetrieben. Es wird angenommen, dass Kontinente so entstanden sind, dass an Subduktionszonen die Ozeankruste nochmals - zumindest teilweise - aufgeschmolzen wurde (wegen der Reibung und dem Wasser im Gestein), so dass hier ein weiterer Differenzierungsprozess stattgefunden hat, so dass sich nochmals leichteres Material absetzen konnte. Dieses extrem leichte Material hat sich dann zu Kontinenten zusammengeballt. Dieser Prozess ist in den letzten 3 Milliarden Jahren nicht mehr so effektiv, da die Erde sich abgekühlt hat, so dass angenommen wird, dass sich die Größe der Kontinente seit damals nicht mehr übermäßig verändert hat.
Zuletzt sollte man noch etwas zu den "Mantelplumes" sagen: An einigen Stellen (z.B. Hawaii, Island, Kanarische Inseln) gibt es "Hot Spots", Vulkane, die anscheinend ortsfest sind und von der üblichen Plattenbewegung unbeeinflusst sind, so dass sich wie bei Hawaii eine ganze Inselkette bebildet hat, weil die Platte über den heißen Punkt drübergezogen ist. Man führt diese Hot Spots auf aufsteigende, heiße Materie aus dem tiefen Erdinneren zurück. Möglicherweise steigt hier ehemals abgesunkene Kruste im Stil einer Lavalampe wieder nach oben. Aber so genau weiß man das nicht.

Hot Spot:
hotspot

Mantelplume:
pulsing plumes header2 0

Nun ja, ich bin auch kein Geologe, aber ich hab das jetzt mal so allgemeinverständlich wie mir möglich dargestellt. Es gibt leider auch auf der Erde noch viele offene Fragen.

Um so mehr bei der VENUS:
Dort gibt es weder Subduktionszonen noch mittelozeanische Rücken (also Stellen, wo neue Kruste entsteht). Das heißt, es kann eigentlich auch keine Plattenverschiebungen geben.

Venus map with labels

Zudem gibt es keine Kontinente in unserem Sinne. Die Bereiche "Ishtar Terra" und "Aphrodite Terra" erwecken zwar auf den ersten Blick einen solchen Eindruck, sie heben sich allerdings nicht wie irdische Kontinente klar vom Ozeanniveau ab. Auf der Erde dagegen gibt es an allen Stellen eine deutliche Stufe, den Kontinentalabhang.

schelfmeer08 01

Außerdem hat es den Eindruck, dass die Venuskruste an allen Stellen gleich alt ist, ca. 600 Millionen Jahren (die Anzahl der Meteoritenkrater pro Flächeneinheit gilt für alle Himmelskörper als guter Maßstab für das Alter, und diese scheinen auf der Venus absolut gleich verteilt zu sein). So sind Vermutungen laut geworden, dass die Venusoberfläche sich nicht kontinuierlich erneuert wie die der Erde, sondern episodisch, katastrophenartig im Ganzen.

Kleiner Auszug aus wikipedia Wikipedia: Venus_%28Planet%29:
Diese Auffassung gipfelt in der Erklärung der amerikanischen Wissenschaftler Gerald G. Schaber und Robert G. Strom, dass die vulkanische Wärmefreisetzung der Venus nicht kontinuierlich wie auf der Erde abläuft, sondern in großen periodischen Schüben erfolgt. Das würde bedeuten, dass die Lithosphäre der Venus wesentlich dicker ist als diejenige der Erde und dadurch einen relativ ungehinderten Wärmestrom nicht zulässt, sondern über längere Zeit aufstaut, bis er sich mit aller Gewalt in Form von starken tektonischen Aktivitäten und einem heftigen Vulkanismus Bahn bricht.
Unter der Vorgabe des klassischen Schalenaufbaus der Erde kann man also statt auf einen verhältnismäßig größeren nur auf einen relativ kleineren Eisen-Nickel-Kern und dafür auf einen etwas größeren Mantel schließen. Besonders der obere Mantel wird verhältnismäßig dicker erwartet. Auch die Lithosphäre könnte, wie durch Gravitationsfeld-Messungen der Venussonde Magellan nahegelegt wurde, wesentlich dicker als die der Erde sein. Auf dieser Überlegung beruht auch die Erklärung dafür, dass es auf der Venus keine Plattentektonik wie auf der Erde gibt, sowie die Hypothese, dass sich die Venusoberfläche stattdessen in einem langperiodischen Rhythmus durch massive globale Vulkanaktivitäten erneuert.
Alles ein bisschen kompliziert, ich weiß. Aber vielleicht mag ja trotzdem jemand was dazu schreiben. Ohne Plattentektonik gäbe es auf der Erde vielleicht kein Leben und es ist ja schon interessant, weshalb es diese Erscheinung nur auf der Erde gibt und sonst auf keinem anderen Himmelskörper.


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Geologievergleich Venus - Erde

02.03.2016 um 04:38
Das ist auch zu erwarten, denn durch das fehlende Wasser auf der Venus fehlt praktisch der Schmierstoff für die Plattentektonik wie hier auf der Erde. Stattdessen gibt es dort eine große Anzahl an riesigen Schildvulkanen, die sich mutmaßlich über den Hotspots befinden.


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03.03.2016 um 15:34
Oh, spannend!
Menedemos schrieb:So sind Vermutungen laut geworden, dass die Venusoberfläche sich nicht kontinuierlich erneuert wie die der Erde, sondern episodisch, katastrophenartig im Ganzen.
Die Vermutung ist ja, dass ältere Krater, die z.B. während des Last Heavy Bombardment entstanden, durch große Lavamassen überdeckt wurden und daher nur jüngere und entsprechend weniger Krater vorhanden sind. Schaber & Strom nehmen dafür ein globales Ereignis vor ca. 800 Mio. Jahren an. Allerdings gibt es wohl Gebiete, die weitaus älter sind: Für einige Gebirgszüge wurde ein Alter von min. 1 Mrd. Jahre berechnet, was eine globale Katastrophe ausschließen würde.
Ein anderes Modell von Roger Phillips sieht für die Bedeckung der älteren Krater zwar auch vulkanische Aktivitäten mit großen austretenden Lavamassen vor, allerdings geschah dies laut des Modells eher sukzessive.

Zudem wird eine Klimaänderung von sehr hohen zu weniger Hohen Temperaturen vermutet. Es wurden Formationen beobachtet, die großen Flußtälern und -deltas hier auf der Erde ähneln. Wasser wird als Ursache dafür ausgeschlossen, jedoch wird vermutet, dass es sich dabei um Laven mit hohen Anteilen an Claciumcarbonate oder Claciumsulfate gehandelt haben kann (höherer Schmelzpunkt und geringe Viskosität).

Die Venus weist aber auch Risse und Falten, insbesondere der älteren Formationen, auf, die man zunächst mit plattentektonischer Aktivität in Verbindung bringen könnte. Im Falle der Venus wird aber angenommen, dass diese Verformungen durch starke Schwankungen der Oberflächentemperatur und damit einhergehende Druckänderungen innerhalb der Lithospähre verursacht wurde. Eine Berechnung kommt bei einer Temperaturänderung von 100°C auf eine Druckerhöhung von 1 kbar, was bezogen auf die Spannung vergleichbar mit Gebirgsbildung auf der Erde ist.

http://www.spektrum.de/magazin/klima-und-vulkanismus-auf-der-venus/825413
Wikipedia: Venus_%28Planet%29#Aufbau


Also ist das Erscheinungsbild der Venus wohl hauptsächlich durch vulkanische Aktivitäten und extremes Klima beeinflusst. Die Hitzeentwicklung im Inneren scheint für einen ausgeprägten Vulkanismus auszureichen/ausgreicht zu haben, aber das fehlende Wasser verhindert eine Plattentektonik, wie sie auf der Erde bekannt ist und wie Gim schon festgestellt hat :)
Erosion durch Wasser fehlt entsprechend, Erosion durch Wind scheint eine untergeordnete Rolle zu spielen. Die (heutigen) Windgeschwindigkeiten sind vergleichsweise gering. Wie sieht es dort mit chemischer Verwitterung aus? Es wurden Niederschläge aus Bismut- und Bleisulfiden entdeckt... wie habe ich mir dessen Entstehung vorzustellen?

Die Erde hat ihr Aussehen auch durch Klimaschwankungen geändert (Gletscher, Meeresspiegelschwankungen...), aber die Plattentektonik inkl. Vulkanismus machen einen sehr großen Teil aus, daneben die Erosion durch Wind und insbesondere durch Wasser. Diese Prozesse sind alle miteinader vernetzt, weshalb man sie nur bis zu einem gewissen Grad einzeln betrachten kann (gilt natürlich auch für die Venus).


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Geologievergleich Venus - Erde

03.03.2016 um 20:00
@Gim
Gim schrieb:denn durch das fehlende Wasser auf der Venus fehlt praktisch der Schmierstoff für die Plattentektonik wie hier auf der Erde. Stattdessen gibt es dort eine große Anzahl an riesigen Schildvulkanen, die sich mutmaßlich über den Hotspots befinden
Genau, das ist die weitverbreitete Erklärung. Aber gewisse Punkte leuchten mir noch nicht ganz ein:

1. Hotspots allein können zu keinem Temperaturausgleich führen. Irgendwo müsste auch kühles Material abtauchen, um zu verhindern, dass sich die Venus im Inneren immer weiter aufheizt (und das wird sie ja wohl nicht tun). Ob reine Konvektionsströme ohne Abtauchen von erkalteten Krustenteilen und ohne direkten Kontakt mit der Oberfläche dazu ausreichen? Dann müsste die Lithosphäre aber sehr dünn sein, damit die Wärme durch reine Konduktion abgeführt werden kann. Manche Messungen legen laut wikipedia im Gegenteil eine sehr dicke Lithosphäre nahe: "Auch die Lithosphäre könnte, wie durch Gravitationsfeld-Messungen der Venussonde Magellan nahegelegt wurde, wesentlich dicker als die der Erde sein."

2. Wasser als Schmiermittel überzeugt mich auch noch nicht komplett, Wasser ist ja kein Öl. Aber gut, wahrscheinlich flutscht es so immer noch besser als ganz trockenes Material.

@brunhildeb
Der von dir zitierte Spektrum-Artikel enthält interessante Erklärungen für bestimmte Oberflächenformationen, gibt aber letztlich auch keine eindeutige Antwort, wie es zu der scheinbar gleichförmigen Verteilung der Krater kommt, er tendiert aber ebenfalls in die Richtung, dass sich vor 800 Millionen Jahren eine geologische Katastrophe ereignet hat (warum, bleibt m.E. unklar). Und wie die Venus seit damals ihre Wärme abführt, wird nicht weiter erörtert.


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03.03.2016 um 20:11
@Menedemos

Wie kommst du darauf? Ich weiß zwar nicht, wie hoch die produzierte Leistung im Inneren ist, aber warum sollte Kunduktion zum Abführen der erzeugten Wärme nicht ausreichen? Ist ja wohl nicht so, als ob da unten ein Superkraftwerk ist, dass soviel Wärme erzeugt, dass es den Planeten zerreißen würde.
Menedemos schrieb:2. Wasser als Schmiermittel überzeugt mich auch noch nicht komplett, Wasser ist ja kein Öl. Aber gut, wahrscheinlich flutscht es so immer noch besser als ganz trockenes Material.
Alles ist ein Schmiermittel, solange es flüssig ist. Wir haben es hier ja auch nicht mit Präzisionsmaschinen sondern simplen Fels zu tun. Maßgebend ist , dass die Reibung reduziert wird, und das macht flüssiges Wasser ganz exzellent.


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Geologievergleich Venus - Erde

03.03.2016 um 20:37
@Gim
Mit den Schmiermitteln gebe ich dir recht. Aber an die Konduktion kann ich nicht recht glauben. So soll es übrigens auf der Erde funktionieren:

800px Heat flow of the inner earth

In der Asthenosphäre ist Konvektion als Wärmetransport vorherrschend, in der Lithosphäre dann Konduktion. Das funktioniert aber nur, wenn die Lith. so dünn ist, dass sie die Wärme auch entsprechend ableiten kann. Dagegen sprechen aber die Magellan-Messungen, die eine dicke Lith. der Venus vermuten lassen.
Sicher gibt es da kein "Superkraftwerk", aber auf Sicht von Jahrmillionen reicht auch ein kleineres. Der Planet würde sich zwar langsam, aber unweigerlich immer mehr erhitzen. Die Erde führt ihre Hitze ja ziemlich effektiv ab. Bei der Venus sehe ich jedenfalls noch keinen dieser Mechanismen...


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03.03.2016 um 20:54
@Menedemos

Wenn das Ding sich erhitzt, würde aber zwangsläufig auch das Volumen zunehmen, womit sich auch die Oberfläche vergrößert. Folglich würde allein dadurch das Abstrahlvermögen zunehmen. Ich schätze allerdings, dass, bevor sich der Planet extrem ausdehnt, er Risse bekommt, und so heißes material austreten kann.


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03.03.2016 um 21:01
@Gim
Naja, er würde sich ja nur sehr geringfügig vergrößern, davon verspreche ich mir keine nennenswerten Effekte.

Aber das mit den Rissen könnte interessant werden!!! Die würden in der Tat entstehen und der Austritt von Lava könnte zumindest die Oberflächenbesonderheiten erklären und auch die periodischen Ereignisse. Aber ich zweifle noch daran, dass allein durch den Ausfluss von Lava sich der Planet ausreichend abkühlen würde. Für die Temperaturen im Kern z.B. hätten solche oberflächlichen Ausflüsse ja kaum Auswirkungen.


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03.03.2016 um 21:09
@Menedemos

Eben doch. Wenn heißes material austritt, würde das Volumen sinken, das Material könnte neue Wärme aufnehmen, sich wieder ausdehnen usw. Der Kern selbst würde daher durch den umliegenden Schichten gekühlt werden. Davon mal abgesehen wird die Wärme ja auch maßgeblich nicht im Kern selbst produziert, sondern wenn lithophilen radioaktiven Elementen wie K-40, Th-232 und U-238. Mit anderen Worten, ein großer Teil der Wärmeproduktion fände gar nicht im Kern statt. Dieser kann Wärme praktisch nur durch Kontraktion erzeugen. Es werden ja 50% der Wärme eines Planeten durch Radioaktivität und 50% durch Kontraktion freigesetzt, wobei man hier noch beoachten muss, dass der Kern selbst nicht 50% des Volumens ausmacht. Folglich entfällt ein Größteil der Wärmeproduktion auf den Mantel.


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04.03.2016 um 07:40
@Menedemos
Ja, noch ist es unklar ;) Aber ich tue mich auch schwer mit der ganze Methodik. Es beruht viel auf Fernerkundung und die gelandeten Sonden konnten ja nur jeweils einen kleinen Teil der Oberfläche untersuchen.
Menedemos schrieb:Aber ich zweifle noch daran, dass allein durch den Ausfluss von Lava sich der Planet ausreichend abkühlen würde.
Du musst bedenken, dass die Vulkane auf der Venus viel größere Ausdehnungen als auf der Erde haben. In dem Wikiartikel werden ja die Abmessungen genannt. Zudem sind riesige Täler mit Lava geflutet worden, wenn ich das richtig verstanden habe. Ich stelle mir das ähnlich wie die LIP hier auf der Erde vor.
Wikipedia: Large_Igneous_Province

Aber irgendwas muss ja die fehlende Subduktion ersetzen, wenn wir mal von dem klassichen 'Kreislauf der Gesteine' ausgehen. Da es ja anscheinend HotSpots gibt, muss ja eine gewisse Konvektion vorhanden sein. Zumindest in dem Maß, dass Magma aufsteigt und schließlich eruptiert. Wird die Kruste vielleicht "gleichmäßig" von unten aufgeschmolzen?

In dem Spektrum-Artikel steht, dass in einigen km Tiefe innerhalb der Lithosphäre Magmen mit niedriger Viskosität (diese Ca-reichen, wie oben beschrieben) vermutet werden. Ich weiß zwar nicht, wie man darauf gekommen ist, aber es könnte auch zum Wärmehaushalt beitragen.

Wenn ich mich richtig erinnere, hat die Venus, im Vergleich zur Erde, auch einen kleineren Fe-Ni-Kern, von dem ja, neben dem radioaktiven Zerfall, die meiste Wärmeentwicklung ausgeht.

Was wäre denn dein Erklärungsansatz, wenn du bezweifelst, dass das Austreten von Lava allein nicht für eine Abkühlung ausreichent?


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Geologievergleich Venus - Erde

04.03.2016 um 20:34
Hallo @alle !


Wenn man unterstellt alle geologischen Verhältnisse auf Erde und Venus seien gleich, gibt es doch einen Unterschied, der die fehlende Plattentektonik erklären könnte. Auf der Oberfläche der Venus herscht eine Temperatur von rund 460 Grad C und um so tiefer man kommt, um so wärmer müßte es werden. Der Schmelzpunkt vergleichbarer Gesteinsarten wäre aber genau so hoch wie auf der Erde.

Die aufsteigenden Magmaströme wären nicht nur rund 400° wärmer als auf der Erde, sie würden auch beim Aufschmelzen der darüber liegenden Schichten auch weniger Energie verlieren. Es ist für mich vorstellbar, das diese Ströme sich bis zur Öberfläche vorarbeiten und dann gäbe es keine Plattentektonik, wie wir sie kennen.


Gruß, Gildonus


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05.03.2016 um 00:23
brunhildeb schrieb:Du musst bedenken, dass die Vulkane auf der Venus viel größere Ausdehnungen als auf der Erde haben. In dem Wikiartikel werden ja die Abmessungen genannt. Zudem sind riesige Täler mit Lava geflutet worden, wenn ich das richtig verstanden habe. Ich stelle mir das ähnlich wie die LIP hier auf der Erde vor.
Das glaube ich auch. Das ist eine klare Parallele. Womit ich aber nach wie vor ein Problem habe, ist, wie diese Ausflüsse zur Abkühlung des ganzen Planeten führen sollen. Jene Gesteinsmassen, die ausfließen, kühlen zwar zweifellos ganz massiv ab, aber auf den großen Rest im Inneren hat das ja keine Auswirkungen.
brunhildeb schrieb:Wird die Kruste vielleicht "gleichmäßig" von unten aufgeschmolzen?
Mag sein, aber dadurch entsteht ja auch keine Abkühlung (jedenfalls ist mir nicht klar, wie). Die Gretchenfrage ist doch (für mich zumindest), wie man "Kälte" ins Innere bekommt.
Momentan fasziniert mich die Idee von @Gim, aber dazu unten mehr.
Gildonus schrieb:Auf der Oberfläche der Venus herscht eine Temperatur von rund 460 Grad C
Das könnte eine Rolle spielen, ich weiß bloß noch nicht, wie.
Gildonus schrieb:Die aufsteigenden Magmaströme wären nicht nur rund 400° wärmer als auf der Erde, sie würden auch beim Aufschmelzen der darüber liegenden Schichten auch weniger Energie verlieren. Es ist für mich vorstellbar, das diese Ströme sich bis zur Öberfläche vorarbeiten und dann gäbe es keine Plattentektonik, wie wir sie kennen.
Damit hätten wir fast Verhältnisse wie auf dem Jupitermond Io. Aber dagegen sprechen eben die Messungen der Magellan-Sonde, dass Venus eine besonders dicke Lithosphäre haben soll. Unter den Bedingungen, die du nennst, müsste man dagegen davon ausgehen, dass die Venus so gut wie gar keine feste Kruste hat oder nur eine extrem dünne, weil sie bis knapp unter die Oberfläche hin aufgeschmolzen ist. Ich hoffe, ich habe dich damit richtig verstanden.
Ich kann es mir ja auch nicht erklären. Ich würde aus dem Bauch heraus auch vermuten, dass die Lithosphäre der Venus dünn ist, weil es an der Oberfläche so warm ist. Das Gestein dort ist ja sogar dunkelrotglühend. Aber die Messungen...!
Gim schrieb:wird die Wärme ja auch maßgeblich nicht im Kern selbst produziert
Stimmt.

@Gim
Im Übrigen würde ich gerne - in Anlehnung an deine Risse-Hypothese - folgendes Szenario zur Diskussion stellen:
Die Venus heizt sich innerlich auf, da es zunächst keinen Wärmeabfluss gibt. Das Volumen nimmt dadurch zu. Irgendwann bekommt die Kruste Risse, durch diese Risse strömt an vielen Stellen Magma aus, was die Lavaflächen erklärt, die die größten Teile des Planeten überziehen. Zumindest einige Teile der alten Lithosphäre, die durch die Rissbildungen mechanisch vom Rest der Lithosphäre entkoppelt sind, versinken komplett im Mantel, da sie durch ihr Alter und ihre Auskühlung sehr schwer geworden sind. Durch sie kann das Planeteninnere abkühlen. Da durch diese beiden Vorgänge (Ausfluss von Magma, Absinken alter Blöcke) "Dampf" abgelassen wird, beruhigt sich der Planet wieder, die Lithosphäre erstarrt wieder, es beginnt eine Zeit ziemlicher Ruhe, während der die Lithosphäre wieder an Mächtigkeit und Stabilität zunimmt, während sich der Mantel ganz allmählich wieder aufheizt.
Was meint ihr dazu?


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Geologievergleich Venus - Erde

07.07.2016 um 20:14
@Menedemos

Ich würde dir hierzu ein Buch empfehlen, dass einige deiner Fragen beantwortet ... und womöglich neue aufwirft ;)
Charles Frankel - Worlds on Fire

Es behandelt den Vulkanismus im Sonnensystem (Erde, Mond, Venus, Mars, Io)


Im Übrigen würde ich gerne - in Anlehnung an deine Risse-Hypothese - folgendes Szenario zur Diskussion stellen:

Dieses Szenario mag gar nicht so schlecht sein. Es erklärt auch, warum es wohl zu (zumindest) einer Katastrophe auf der Venus kam, die die Kruste erneuert hatt ... Zeitangabe hierfür schwankt je nach Model zwischen 0,3 und 1 Milliarde Jahre ... Da es auf der Venus keine Krater unter 20km Größe gibt ist das Alter leider nicht ganz so einfach zu bestimmen.

Die Risse könnten natürlich auch durch Hot-Spots entstehen.... Messungen von der Magellan Sonde zeigen, dass es durchaus Magmenreservoire in der Venus geben kann... Das beweisen z.B. auch differenzierte alkalische Vulkangesteine (wie etwa in der Eifel oder am Vesuv), die auf der Venus gefunden wurden (eine der Venera Sonden)... Wenn die Magma differenziert, braucht das Zeit, das bedeutet, dass es auf der Venus Magmareservoire in der Erdkruste (oder tiefer?) gegeben haben muss.
Bestimmte vulkanische Erscheinungen, die als Coronae (oder spiders) bezeichnet werden können auch auf aufsteigende Magmenmassen deuten, die es nicht durch die Lithossphäre geschaft haben, also innerhalb der Kruste abgekühlt sind und dabei die Oberfläche aufgewölbt haben, was schließlich auch Risse erzeugt.

Also zunächst ist zu sagen, dass es generell Hot-Spots und Magmenreservoire auf der Venus gibt. Zumindest der heutige Venusvulkanismus besteht praktisch nur aus Hot-Spots... wobei die Vulkanische Aktivität doch sehr stark abgenommen hatt (etwa um den Faktor 20)... und zwar genau nachdem die Kruste erneuert wurde.

Kommen wir mal zurück zu diesem Ereignis, dass wahrscheinlich genau deswegen geschehen ist, weil die Kruste sich abkühlte und immer schwerer wurde, während sich der Mantel erwärmte. Wenn sich etwas abkühlt wird natürlich die Dichte größer, wodurch die Kruste absinkt.... und wenn sie tief genug ist wird sie schmelzen. Irgendwann gab es so viel (aufsteigende) Schmelze, dass eine große Katastrophe mit massigen Lava Ausfluss die Venuskruste erneuert hatt...

Im Moment ist das die meist akzeptierte These.... wobei sich vor allem darum gestritten wird ob diese Katastrophe ein Einzelfall ist oder mehrmals stattfand....

Eingie Wissenschaftler gehen davon aus, dass der Kern der Venus früher flüsssig war und dadurch den Mantel mit Energie versorgte, wodurch dieser heiß und flüssig war. Danach külte der Kern ab und wurde fest, wodurch die Katastrophe ausgelöst wurde. Heute währe der Kern dann fest und der Vulkanismus der Venus hatt stark abgenommen.


Noch kurz was zu den Riftzonen. Die Gesteine dort sind Tholeiite, wie sie auf der Erde an mittelozeanischen Rücken oder am ostafrikanischen Grabenbruch gefunden werden.


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10.07.2016 um 20:05
@Schdaiff
Vielen Dank für deine Buchempfehlung und auch für die Infos!
Schdaiff schrieb:Kommen wir mal zurück zu diesem Ereignis, dass wahrscheinlich genau deswegen geschehen ist, weil die Kruste sich abkühlte und immer schwerer wurde, während sich der Mantel erwärmte. Wenn sich etwas abkühlt wird natürlich die Dichte größer, wodurch die Kruste absinkt.... und wenn sie tief genug ist wird sie schmelzen. Irgendwann gab es so viel (aufsteigende) Schmelze, dass eine große Katastrophe mit massigen Lava Ausfluss die Venuskruste erneuert hatt...
Wobei ich nicht glaube, dass die absinkenden Platten die Quelle für die Lava waren. Die schmelzen nicht so schnell, da beim Absinken auch der Druck zunimmt und sie immer noch kälter sind als die Umgebung. Eher nehme ich an, dass sie bis zur Kern-Mantel-Grenze absinken und erst dort allmählich aufschmelzen. Die Lava dürfte eher vom Mantelmaterial herrühren. Das Mantelmaterial differenzierte sich bei dieser Aufschmelzung ein wenig, so dass sich oben eine Art "Ozeanboden" ausbildete, die bis zur Kerngrenze absinkenden alten, kalten Platten sorgten für einen immensen Temperaturausgleich, so dass man sich nicht wundern muss, dass der Konvektionsmotor erst einmal weitgehend zum Erliegen kam. Aber das Spiel beginnt von Neuem, wenn die Venus nicht ihre radioaktive Kraftquelle eingebüßt hat.
Im Grunde gibt es bei dieser Betrachtungsweise gar keine so großen Unterschiede zw. Erde u Venus, nur dass bei der Erde diese Prozesse kontinuierlich erfolgen (Bildung von Ozeanböden, Absinken alter und kalter Krustenteile), bei der Venus hingegen episodisch und katastrophal.

Was sagst du als Experte dazu?


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11.07.2016 um 16:05
@Menedemos

Tja bisher kann man nur vermuten, wie es in der Venus witklich aussieht. Da müsste man mal seismsche Messungen vornehmen am besten ;)

Aber eines ist sicher. Du kannst keinesfalls das Absinken der Platten auf der Venus mit dem Absinken der Platten auf der Erde vergleichen... Das sind zwei völlig unterschiedliche Prozesse.


Die schmelzen nicht so schnell, da beim Absinken auch der Druck zunimmt und sie immer noch kälter sind als die Umgebung.

Es geht ja nicht nur um Druck und Temperatur. Auch der Chemismus der Minerale ändert etwas am Schmelzverhalten. Was diese Mineralumwandlungen angeht könnten sie ähnlich wie auf der Erde sein. Außerdem musst du beachten das die Platten auf der Venus nicht so schnell abkühlen (kein Wasser auf der Venus). Das bedeutet, dass es für die Platten unmöglich ist einfach abzusinken, wie es auf der Erde geschieht. Die senken sich allein durch den Druck ab, tauchen aber nie ab. Sie haben also lange genug Zeit um sich so zu erwärmen, dass ihre unteren Teile einfach aufschmelzen. Bis zu dem Zeitpunkt, wenn eben nicht mehr genug Wärme vom Kern zur Lithossphäre transportiert werden kann.

Auf der Erde sinken die Platten ja ab, wenn ihre Dichte höher ist als die des unteren Materials. Alte ozeanische Platten sinken auf der Erde irgendwann zwangsläufig ab. Das nennt man spontane Subduktion. Auf der Venus scheint es das nicht zu geschehen.

Also kurz gesagt ich halte diese Aussage Eher nehme ich an, dass sie bis zur Kern-Mantel-Grenze absinken und erst dort allmählich aufschmelzen. für quatsch. Das würde für die Venus, wo wir keinerlei hinweise für Subduktion oder erdähnliches Absinken haben bedeuten, dass die Kruste so dick ist, dass sie nahezu bis zum Kern reicht.

Das Mantelmaterial differenzierte sich bei dieser Aufschmelzung ein wenig
Es wird angenommen dass das Mantelmaterial und die Zusammensetzung der Kruste diesselben sind also größten Teils tholeiitische Basalte. Nur wenig Material auf der Venus zeigt eine Differentiation.

dass der Konvektionsmotor erst einmal weitgehend zum Erliegen kam
Tja hm keine Ahnung ob der zum erliegen kam. Ich meine von oben sieht man ja nicht, ob unten eher Konvektion oder eher Koduktion vorherrscht. Dazu gibt es diesen Artikel:
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X07000325


Im Grunde gibt es bei dieser Betrachtungsweise gar keine so großen Unterschiede zw. Erde u Venus, nur dass bei der Erde diese Prozesse kontinuierlich erfolgen (Bildung von Ozeanböden, Absinken alter und kalter Krustenteile), bei der Venus hingegen episodisch und katastrophal.
Doch es gibt einen riesengroßen Unterschied, der sehr wichtig ist und das ist die Art des Absinken. Während auf der Venus die Platten überall gleichmäßig absinken, haben wir auf der Erde Subduktionszonen. Das ist der eigentliche Knackpunkt.

Als Ergebnis haben wir also
-> Venus: langsames gleichmäsiges Absinken von Platten, viel Zeit zum aufwärmen
-> Erde: schnelles spontanes Absinken von Platten bis in große Tiefen, wenig Zeit zum Aufwärmen


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Geologievergleich Venus - Erde

11.07.2016 um 18:03
Schdaiff schrieb:Es wird angenommen dass das Mantelmaterial und die Zusammensetzung der Kruste diesselben sind also größten Teils tholeiitische Basalte. Nur wenig Material auf der Venus zeigt eine Differentiation.
Ich kann mir nicht vorstellen, dass Kruste und Mantel genau dieselbe Zusammensetzung haben. Wo immer Mantelmaterial an die Oberfläche tritt, schmilzt es wegen des Druckabfalls auf und differenziert sich. Aus diesem Grund ist ja auf der Erde Ozeankruste von anderer Zusammensetzung als der Erdmantel, obwohl es sich aus dessen Material speist. Und wenn die Venuskruste aus tholeitischen Basalten besteht, dann ist das ja gerade das Material, aus dem auf der Erde der Ozeanboden besteht und eben nicht der Mantel.
Letztlich ist es für meine Hypothese aber egal, im Gegenteil, es wäre für diese sogar besser, wenn es zu keiner Differentiation käme.




Ich behaupte ja, die alte Kruste der Venus sinkt irgendwann ab, und zwar sehr tief:
Schdaiff schrieb:Außerdem musst du beachten das die Platten auf der Venus nicht so schnell abkühlen (kein Wasser auf der Venus). Das bedeutet, dass es für die Platten unmöglich ist einfach abzusinken, wie es auf der Erde geschieht.
Ob sie schnell oder langsam abkühlen, macht doch keinen grundsätzlichen Unterschied. Abkühlen tun sie, weil sie mit der kalten Atmosphäre in Verbindung stehen. (Im Vergleich zum Planeteninneren ist die Atmosphäre immer noch "sehr kalt", aufgrund ihrer großen Dichte könnte der Abkühleffekt sogar dem des irdischen Ozeans ähnlich sein). Durch die Abkühlung erhöht sich auch die Dichte. Und diese höhere Dichte lässt sie absinken, sobald sich ein Teil mechanisch von der restlichen Kruste entkoppelt hat. Und ich wüsste nicht, was diesen Prozess frühzeitig stoppen könnte. Denn auch die teilweise abgesunkenen Krustenteile bleiben kühler und dichter als der Mantel, auch wenn sich die Unterschiede natürlich allmählich angleichen.

Ich kann mir bei terrestrischen Himmelskörpern grundsätzlich keinen Grund vorstellen, der ausgekühlte Kruste am Absinken hindert, außer folgenden beiden:
1. Der Chemismus der Kruste ist ein wesentlich anderer als der des Mantels.
2. Konduktion reicht aus, um einen Temperaturausgleich herbeizuführen.

(2) ist angesichts der Größe der Venus und auch der Phänomenologie wenig wahrscheinlich. Und (1) bezweifelst du letztlich selbst, wenn du schreibst, dass Kruste und Mantel dieselbe Zusammensetzung haben. Ich glaube übrigens auch nicht, dass sich das Krustengestein derart signifikant von dem des Mantels unterscheidet, dass ein Absinken unmöglich ist.


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Geologievergleich Venus - Erde

12.07.2016 um 15:42
@Menedemos

Und wenn die Venuskruste aus tholeitischen Basalten besteht, dann ist das ja gerade das Material, aus dem auf der Erde der Ozeanboden besteht und eben nicht der Mantel.

Tholeiitsche Basalte sprechen doch gerade dafür, dass das Material aus dem oberen Erdmantel kommt. Die Gesteine des oberen Erdmantels entsprechen in der chemischen Zusammensetzung einem tholeiitischen Basalt (im allerhöchsten Teil des Erdmantels kommen örtlich siliziumreiche Gesteine vor, vor allem unter kontinentaler Kruste).

Aus diesem Grund ist ja auf der Erde Ozeankruste von anderer Zusammensetzung als der Erdmantel.

Nein. Die ozeanische Kruste und der Erdmantel sind chemisch ziemlich identisch. An den Mittelozeanischen Rücken bleibt dem Material keine Zeit sich zu differenzieren. Das Material was dort hochkommt und die neue Kruste bildet ist dasselbe Material das seine Reise um oberen Erdmantel antritt. Der chemismus der ozeanische Kruste ändert sich erst durch die Alteration.


Denn auch die teilweise abgesunkenen Krustenteile bleiben kühler und dichter als der Mantel, auch wenn sich die Unterschiede natürlich allmählich angleichen.

Auf der Venus wäre es dann so, dass die Kruste solange auf dem Erdmantel schwimmt, bis dieser Ausgleich stattgefunden hatt und die unteren Teile der Kruste schmelzen. Die Kruste kann auf der Venus nicht in den Erdmantel abtauchen, da ihre Dichte nicht groß genug ist. Wenn sie das tun würde, müssten wir auf der Venus ja Subduktion beobachten.


Ich kann mir bei terrestrischen Himmelskörpern grundsätzlich keinen Grund vorstellen, der ausgekühlte Kruste am Absinken hindert.
Absinken ja. Abtauchen nein. Gegen absinken spricht gar nichts, aber die Kruste wird trotzdem nie in den Erdmantel eintauchen und bis zum Kern gelangen, wenn nicht die richtigen Gegebenheiten vorherrschen (also solche wie auf der Erde). Allerdings weiß ich auch nicht genau wie du das jetzt meinst .... also folgende Veständnisfrage

Wie meinst du das?
(1) Teile an der Basis der Kruste brechen ab und sinken nach unten, um dort zu schmelzen.
(2) Die komplette Basis der Kruste bricht ab und sinkt nach unten
(3) Ein Teil der Kruste beginnt abzusinken und zieht den Rest der Kruste mit


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Geologievergleich Venus - Erde

14.07.2016 um 10:00
Schdaiff schrieb:Die Gesteine des oberen Erdmantels entsprechen in der chemischen Zusammensetzung einem tholeiitischen Basalt
Also meines bescheidenen Wissens nach bestehen sie aus Peridotit, enthalten mehr Magnesium und Eisen als die ozeanische Kruste.
Schdaiff schrieb:An den Mittelozeanischen Rücken bleibt dem Material keine Zeit sich zu differenzieren.
Doch. Wo denn sonst, wenn nicht dort? Durch die Druckentlastung entstehen freilich Schmelzen und Magmakammern. Natürlich geschieht keine vollständige Differentiation (aber so was passiert sowieso nirgends), aber eine teilweise, jedenfalls genug, dass sich die ozeanische Kruste an verhältnismäßig schweren Mineralen wie Olivin abreichert.
Schdaiff schrieb:Die Kruste kann auf der Venus nicht in den Erdmantel abtauchen, da ihre Dichte nicht groß genug ist. Wenn sie das tun würde, müssten wir auf der Venus ja Subduktion beobachten.
Ihre Dichte nimmt zwangsläufig mit der Zeit zu, wie auf der Erde. Und auch Subduktion findet statt, nur nicht permanent und an bestimmten Stellen, sondern periodisch und dann quasi überall. Das ist zumindest meine Hypothese. Das Einzige, was es auf der Venus nicht gibt, sind horizontale Plattenbewegungen und damit auch keine Subduktion in unserem Sinne, keine Tiefseegräben. Aber nach spätestens 300-400 Millionen Jahren wird auf der Erde die ozeanische Kruste zu schwer und sie sinkt ab, zur Not auch an Stellen, wo sie nicht mit Kontinenten kollidiert. Ältere ozeanische Kruste findet man auf der Erde nicht. Und auf der Venus auch nicht.
Schdaiff schrieb:Wie meinst du das?
Genau weiß ich es auch nicht. Ich stelle es mir zumindest so vor, dass KOMPLETTE Krustenteile abzusinken beginnen, nicht nur die Basis oder so. Die Kruste wird im Ganzen zu schwer. Und im Stil einer Lavalampe geht's erst mal ab in die Tiefe. Wie tief genau, weiß ich nicht, aber ich glaube, es ist alles andere als ein oberflächlicher Vorgang.


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Geologievergleich Venus - Erde

14.07.2016 um 14:59
Also meines bescheidenen Wissens nach bestehen sie aus Peridotit, enthalten mehr Magnesium und Eisen als die ozeanische Kruste.

An den Mittelozeanischen Rücken bleibt dem Material keine Zeit sich zu differenzieren.

Das stimmt die Zusammensetzung ist etwas anders (Olivin, Ortho- und Klinopyroxene). Das einzige was zum tholeiitischen Basalt fehlt ist der Feldspat. Wenn der dazukommt wird die Kruste dadurch natürlich Mg und Fe ärmer. Und der Olivin bleibt zurück. Gut ist eine leichte Differentiation hast recht. Ich würde es zwar eher als patiellen Schmelzvorgang bezeichnen, da es sich um keinen Abkühlvorgang in einer Magmenkammer handelt aber gut es bleibt was zurück und geht nicht alles nach oben.


Durch die Druckentlastung entstehen freilich Schmelzen und Magmakammern.

Ja kleine Magmenkammern... allerdings ist das gar nicht mal so sicher, wie das nun genau mit den Kammern unter den oz. Riftzonen aussieht. Jedenfalls spricth das vorhandensein von Gabbro an der Basis der Kruste auf jeden Fall für Kammern.


Die Kruste wird im Ganzen zu schwer. Und im Stil einer Lavalampe geht's erst mal ab in die Tiefe.

Ich hab mir jetz mal deine Theorie genommen und aufegemahlt. Vlt hilft uns das weiter ^^

bf7342 Venus


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Geologievergleich Venus - Erde

14.07.2016 um 18:26
@Schdaiff

Deine schöne Grafik zeigt durchaus einigermaßen, wie ich mir den Vorgang vorstelle (auch wenn mir nicht vollkommen klar wird, was du mit dem rechten roten Pfeil meinst).

Also, zur Klarstellung, ich stelle es mir momentan etwa folgendermaßen vor (wobei mir auch noch vieles unklar ist):

Gehen wir einmal von einer "Ideal-Venus" aus, damit meine ich eine Venus ohne Kruste, z.B. zur Entstehungszeit.

Der Mantel schmilzt an der Oberfläche auf, so dass eine leichte Differentiation stattfindet, an der Oberfläche bildet sich also überall Ozeanboden (tholeitische Basalte), der ein wenig leichter ist als der Mantel - soweit haben wir uns ja anscheinend auch mittlerweile geeinigt.

Die Venus ist also überall mit "Ozean"-boden bedeckt. Was passiert nun? Die Mantelkonvektion wird dadurch nicht zum Stillstand kommen, möglicherweise werden die neu gebildeten, dünnen Lithosphärenplatten, die von den Mantelbewegungen mitgerissen werden, an manchen Stellen gestaucht, gefaltet, so dass sich Pseudo-Kontinente bilden. Wohlgemerkt keine "richtigen" Kontinente wie auf der Erde, da sie sich chemisch nicht vom Ozeanboden unterscheiden. Sie gehen auch mehr in die Tiefe als in die Höhe, da sie ja nicht leichter sind als der Rest. Aus diesem Grund wird auch kein Krustenteil unter das andere abtauschen, zumal Wasser als Schmiermittel fehlt. Möglicherweise sind die Regionen Ishtar Terra und Aphrodite Terra solche "Pseudo-Kontinente". Aber letztlich ist das für meine Hypothese nicht so wichtig. Ich glaube weiterhin, dass die horizontalen Bewegungen bei weitem nicht so stark sind wie auf der Erde (wenn es sie überhaupt gibt).

Wichtiger ist, dass die Lithosphäre insgesamt an Mächtigkeit zunimmt. Denn sie kühlt ja zunehmend aus. Dabei erstarren unterhalb des "Ozeanbodens", also der eigentlichen Kruste, auch Teile des Mantels, der damit auch Teil der Lithosphäre wird. Die Grenze zw. Lithosphäre und Asthenosphäre könnte man auch hier analog zur Erde als Gutenberg-Diskontinuität bezeichnen.
Die Lithosphäre wird durch all diese Vorgänge immer schwerer, einerseits durch die Abkühlung an der Oberfläche, andererseits dadurch, dass auch Teile des Mantels in sie einbezogen werden, der ja chemisch sowieso nicht leichter ist als das Material der Asthenosphäre. Langer Rede, kurzer Sinn: Die Neigung der Kruste steigt, abzusinken, da sie irgendwann schwerer ist als das Zeug darunter.

Wie das nun konkret mechanisch aussieht, wage ich auch nicht zu sagen. Ich könnte mir vorstellen, dass an tektonischen Schwächezonen zuerst kleinere, dann größere Stücke abzusinken beginnen. Möglicherweise ziehen absinkende Krustenteile weitere mit. Das läuft natürlich sehr langsam ab, da der Untergrund ja nicht wirklich flüssig ist. An den Bruchzonen dürfte Magma hervorquellen und neue Kruste formen, womit ein neuer Zyklus eingeleitet wird. Mit den alten Krustenteilen geht es jedenfalls langsam, aber sicher abwärts. Da auch von ozeanischer Kruste auf der Erde angenommen wird, dass sie bis zum unteren Ende des Erdmantels absinkt, stelle ich mir das auf der Venus ähnlich vor.

Dass diese Vorgänge auf der Venus episodisch und nicht kontinuierlich ablaufen, liegt wahrscheinlich daran, dass die Kruste auf der Venus fast überall gleich dick ist und gleich alt ist und gleich dicht ist und gleich kühl ist, da es zu keinen horizontalen Plattenverschiebungen kommt (oder höchstens geringfügig, siehe oben).
Das heißt, für alle Krustenteile entsteht etwa zum gleichen Zeitpunkt die Neigung, abzutauchen. Das wäre dann das, was man mit den katastrophalen vulkanischen Episoden meint. Hot Spots gibt es aber auf der Venus wie auf der Erde jederzeit.

Ich hoffe, ich konnte einigermaßen verständlich machen, was ich meine. Wenn nicht, einfach nachfragen. Ganz klar ist mir an meiner Hypothese auch selber übrigens einiges nicht. Vor allem, warum die Lithosphäre auf der Venus angeblich dicker ist als auf der Erde, das passt nicht so ganz.


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