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Geologievergleich Venus - Erde

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

Geologievergleich Venus - Erde

15.07.2016 um 15:00
@Menedemos

Der rechte Pfeil ist ganz einfach. Wenn die Platte absinkt, dann verdrängt sie das vorhandene Mantelmaterial unter sich. Dieses weicht zur Seite aus und führt um die Platte rum zu Vulkanismus.

dass die horizontalen Bewegungen bei weitem nicht so stark sind wie auf der Erde (wenn es sie überhaupt gibt)

Gibt es heute definitiv nicht mehr. Aber es spricht zur Zeit nichts dagegen, dass es vor der Erneuerung der Kruste mal Plattentektonik gegeben hatt. Alle Beweise währen ja gelöscht. Allerdings glaube ich persönlich nicht an diese Theorie. Eher an sich wiederholende Katastrophale vulkanische Aktivitäten durch das Aufschmelzen großer Teile der Kruste.


Die Neigung der Kruste steigt, abzusinken, da sie irgendwann schwerer ist als das Zeug darunter.

Das ist ja schön und gut, aber ich glaube einfach nicht daran, dass die Kruste der Venus irgendwann genug abgekühlt ist um abzusinken. Jedenfalls nicht, wenn sie einfach auf dem Mantel draufliegt ohne sich irgendwie zu bewegen. Das Krustenmaterial ist und bleibt ja generell erst mal leichter als der darunter liegende Mantel. Erst wenn die Platte zu stark gekühlt ist (und damit die Dichte steigt), dann kann sie absinken.
Dazu muss sie aber schneller kühlen als der Mantel sie von unten Aufheizen kann. Einfach Abkühlen und Abwarten reicht da nicht aus. Von unten erwärmt sich die Kruste ja, was die Dichte wiederrum verringert. Auf der Erde passiert das nicht, da durch den Druck auf den Slab eine Phasenumwandlung des Krustenmaterials initiiert wird, der dazu führt, das die Dichte der Erdkruste höher bleibt, als die des Mantels.
Wenn sich so ein Slab auf der Venus bildet dann kann die Kruste absinken. Allerdings muss sie dazu wie gesagt schnell genug abkühlen. Der Venus fehlt hier etwas ganz wichtiges, nämlich flüssiges Wasser als Kühlmittel. Es mag zwar keinen Unterschied machen, ob du jetzt 4°C oder 400°C Oberfläschentemperatur hast, aber es macht durchaus einen Unterschied, ob deine Platte im Wasser abkühlt oder in der Venusathmossphäre (oder auch in der Erdathmossphäre).
Außerdem fungiert das Wasser ja auch als Schmiermittel. Selbst wenn die Kruste auf der Venus versuchen würde zu subduzieren, wäre das im Gegensatz zur Erde ein schwieriges unterfangen.


Vor allem, warum die Lithosphäre auf der Venus angeblich dicker ist als auf der Erde, das passt nicht so ganz.

Ja das spricht eher gegen deine Theorie. Dafür spricht es aber für meine.


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15.07.2016 um 18:50
Du bringst, wenn ich das richtig sehe, im Grunde drei Argumente, warum die Venuskruste nicht absinken kann:
1. Ein Slab fehlt zur Phasenumwandlung.
2. Wasser fehlt als Schmiermittel
3. Wasser fehlt zur Abkühlung

Zunächst zum Letzteren:
Schdaiff schrieb:Dazu muss sie aber schneller kühlen als der Mantel sie von unten Aufheizen kann. Einfach Abkühlen und Abwarten reicht da nicht aus. Von unten erwärmt sich die Kruste ja, was die Dichte wiederrum verringert.
Ich kann deine Überlegung schon nachvollziehen, aber auf der Erde zumindest passiert das nicht. Je älter ozeanische Lithosphäre ist, desto mächtiger ist sie auch. Das heißt, sie nimmt mit dem Alter an Dicke immer mehr zu, trotz Aufheizung von unten. Natürlich würde sich theoretisch irgendwann ein Gleichgewicht einstellen zwischen Abkühlung von oben und Erwärmung von unten, nur scheint dieses Gleichgewicht praktisch nie erreicht zu werden, da die Kruste vorher schon zu schwer wird und von der Bildfläche verschwindet.
Es gibt keinen Grund anzunehmen, dass es auf der Venus grundsätzlich anders läuft. Neugebildete Lithosphäre wird erst einmal an Dicke zunehmen. Allenfalls der Gleichgewichtszustand könnte sich von der Erde unterscheiden.
Und da sagst du außerdem, die Venuskruste würde sich schon des fehlenden Wassers wegen nicht so stark abkühlen. Ich gebe dir recht, vermutlich sorgt das Wasser (das ja noch dazu deutlich kühler ist als die Venusatmosphäre) für mehr Abkühlung. Demnach müsste die Venuslithosphäre deutlich dünner sein als die der Erde, möglicherweise zu dünn, um schwerer zu werden als der Mantel. Okay. Allerdings widersprechen dieser Überlegung die Magellan-Messungen, dass die Kruste sehr dick sei (denen ich allerdings nicht ganz traue).

Wobei ich mich gerade frage, was man damals eigentlich zu messen glaubte: Die Dicke der Kruste oder die der Lithosphäre?? Die Kruste könnte ja sogar mächtiger sein als die Lithosphäre, anders als auf der Erde, oder?
Zitat Wikipedia:
Auc die Lithosphäre könnte wie durch Gravitationsfeld-Messungen der Venussonde Magellan nahegelegt wurde, wesentlich dicker als die der Erde sein.
Seltsam. Mittels Gravitation kann man doch allerhöchstens die Dicke der Kruste messen (weil höhere Dichte) und nicht die der Lithosphäre. Ich muss da bei Gelegenheit mal nachforschen...

zu 2. Wasser fehlt als Schmiermittel:
Dürfte bei meiner Hypothese nicht relevant sein, da ich ja behaupte, die Litosphäre würde senkrecht versinken, Schmiermittel also nicht nötig.

zu 1. Ein Slab fehlt zur Phasenumwandlung:
Die Phasenumwandlung bei einem Slab sehe ich eigentlich nur als unterstützendes Mittel. Ich glaube, die Kruste würde auch auf der Erde auch ohne diesen Druck und diese Phasenumwandlung absinken, allein durch die Kälte der Platte. Beweis: Die ozeanische Kruste sinkt ja schon lange vor einem Slab ein. Je älter der Meeresboden, desto tiefer. Das zeigt doch, dass die Kruste auch ohne Slab einsinkt.

Also Fazit: Entscheidend dürfte vor allem sein, wie mächtig die Lithosphäre auf der Venus werden kann aufgrund der dortigen spezifischen Verhältnisse. So sehe ich das jedenfalls (momentan). Gegenargumente sind aber jederzeit willkommen.


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16.07.2016 um 15:34
@Menedemos

Und da sagst du außerdem, die Venuskruste würde sich schon des fehlenden Wassers wegen nicht so stark abkühlen.

Worauf ich hinaus wollte, ist das sich die Kruste auf der Erde schneller ablühlt als auf der Venus. Die Erdkruste ist nämlich unter Wasser. Die Herausbildung eines Gleichgewichtszustandes ist somit auf der Erde wesentlich schwieriger als auf der Venus, da der Unterschied in der Wärme der Kruste und des Mantels viel schneller ansteigt.


Allerdings widersprechen dieser Überlegung die Magellan-Messungen, dass die Kruste sehr dick sei...

Ich denke die machen da schon einen guten Job. Wenn nicht weis ich nicht, ob du an Daten oder Papers dazu herankommst ;)

Seltsam. Mittels Gravitation kann man doch allerhöchstens die Dicke der Kruste messen (weil höhere Dichte) und nicht die der Lithosphäre. Ich muss da bei Gelegenheit mal nachforschen...

Die Kruste ist definitiv dicker. Die Dicke der Lithossphäre ist nicht bekannt, weil wie du sagst durch Gravitation nicht messbar. Vielleicht geben die Messungen auch her, das die Kruste allein schon so dicker sein könnte als unsere gesamte Lithosspähre ?
Aber eines ist sicher. Die Kruste ist nicht dicker als die Lithossphäre ;)

Hier ist eine Liste der Messungen:
http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/masterCatalog.do?sc=1989-033B&ex=02&ds=*

Hier Infos zum Gravimeter:
http://nssdc.gsfc.nasa.gov/nmc/masterCatalog.do?sc=1989-033B&ex=02


Dürfte bei meiner Hypothese nicht relevant sein, da ich ja behaupte, die Litosphäre würde senkrecht versinken, Schmiermittel also nicht nötig.

Das entfernt ja nicht die Reibung an den Plattenrändern. Macht es allerdings durchaus einfacher. Also Schmiermittel würde das schon vereinfachen. Auf jeden Fall kann ja immer nur ein Teil der Kruste absinken..
Ich weiß nicht, ob du dich an mein Bild erinnerst... Aber wenn ein Teil der Kruste senkrecht nach unten geht, muss das Material, das darunter ist (und das ist wahrscheinlich fester als unsere Asthenossphäre) ja irgendwohin ausweichen.
Und wir sind uns ja sicher einig, dass nicht die ganze Kruste auf einmal absinken kann.... Somit sprechen die Alter der Venusplatten (die ja in etwa alle gleich alt sind) gegen deine Theorie. Nehme ich deine Theorie, dann würde ich unterschiedliche Alter der Venuskruste erwarten. Ich sehe einfach nicht, wie du mit deiner Theorie eine globale Katasthrophe erklären kannst, die die komplette Kruste erneuert.


Die Phasenumwandlung bei einem Slab sehe ich eigentlich nur als unterstützendes Mittel.

Das ist wichtig um die Kern-Mantel-Grenze zu erreichen. Andernfalls endet die Subduktion im Erdmantel an einer der Diskontinuitäten. Vorzugsweise an der Grenze zwischen oberen und unterem Erdmantel. Dort muss die Phasenumwandlung erfolgen.


Je älter der Meeresboden, desto tiefer

Je älter der Meeresboden, desto steiler die Subduktion. Ob diese auch Tiefer absinken ... öhm, ja durchaus denkbar, aber ich weis jetzt nicht, ob das schon bewiesen werden konnte. Gibt noch das Problem wann, wie und warum subduzierte Kruste an Grenzflächen abbricht und dann eben nicht tiefer eintaucht...


Entscheidend dürfte vor allem sein, wie mächtig die Lithosphäre auf der Venus werden kann aufgrund der dortigen spezifischen Verhältnisse. So sehe ich das jedenfalls (momentan). Gegenargumente sind aber jederzeit willkommen.

Auf jeden Fall wird sie mächtiger werden können als auf der Erde, da sie mehr Zeit hatt ein Gleichgewicht zwischen Abkühlen und Aufwärmen zu erreichen. Auch wird sie sich nicht so schnell ausdünnen wie auf der Erde, da die Abkühlung langsamer ist. Die Frage über die wir uns ja streiten ist:
Schmilzt die Platte unten auf oder ist sie kalt genug um zu subduzieren.


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17.07.2016 um 22:40
Schdaiff schrieb:Aber eines ist sicher. Die Kruste ist nicht dicker als die Lithossphäre ;)
Stimmt. Kruste>Lithosphäre ist Käse, zugegeben.
Schdaiff schrieb:Ich denke die machen da schon einen guten Job.
Aber sie haben nur Schwerefeldanomalien gemessen, die man womöglich auch anders deuten kann. Seismometer würden mich mehr überzeugen.
Schdaiff schrieb:Die Dicke der Lithossphäre ist nicht bekannt, weil wie du sagst durch Gravitation nicht messbar.
Aber das Seltsame ist halt, dass es immer heißt, die Lithosphäre sei mächtiger.
Schdaiff schrieb:Worauf ich hinaus wollte, ist das sich die Kruste auf der Erde schneller ablühlt als auf der Venus. Die Erdkruste ist nämlich unter Wasser. Die Herausbildung eines Gleichgewichtszustandes ist somit auf der Erde wesentlich schwieriger als auf der Venus, da der Unterschied in der Wärme der Kruste und des Mantels viel schneller ansteigt.
Sehe ich auch so.
Schdaiff schrieb:Auf jeden Fall wird sie mächtiger werden können als auf der Erde, da sie mehr Zeit hatt ein Gleichgewicht zwischen Abkühlen und Aufwärmen zu erreichen.
Das verstehe ich nun gar nicht. Wenn es oben heißer ist und es kein Wasser gibt, dann erstarrt die Lithosphäre doch langsamer und wächst langsamer in die Tiefe. Also müsste sie dünner sein!
Schdaiff schrieb:Je älter der Meeresboden, desto steiler die Subduktion. Ob diese auch Tiefer absinken ...
Es geht mir hier nicht ums tiefer absinken (ob bis zur K-M-Grenze oder nur bis zu einer Diskontinuität ist mir eh nicht so wichtig), sondern darum, dass die Kruste immer tiefer einsinkt, je weiter sie von einem Mittelozeanischen Rücken entfernt ist (wegen des Alters). Es gibt da ja die Formel: Tiefe=2,5km+0,35km*Wurzel(Alter in Millionen Jahren). Wobei 2,5km die durchschnittliche Tiefe der Rücken ist. Das heißt, die Kruste versinkt auch langsam ohne Zutun von Subduktionszonen. Ganz ist der Beweis damit natürlich noch nicht erbracht, dass sie irgendwann einfach absaufen würde auch ohne Plattentektonik, aber ein Hinweis darauf könnte es sein.
Schdaiff schrieb:Und wir sind uns ja sicher einig, dass nicht die ganze Kruste auf einmal absinken kann.... Somit sprechen die Alter der Venusplatten (die ja in etwa alle gleich alt sind) gegen deine Theorie. Nehme ich deine Theorie, dann würde ich unterschiedliche Alter der Venuskruste erwarten.
Es kommt darauf an, was wir mit "auf einmal" meinen. Also ich meine damit einen Prozess, der durchaus 100-200 Millionen Jahre andauern könnte. Und dann passiert vielleicht 500 Millionen Jahre nichts. "Auf einmal" versinkt sie also nicht, trotzdem könnte man dann noch davon sprechen, dass die Kruste "in etwa gleich alt ist" (500-700 Millionen Jahre). Genauer kann man das Alter nur mithilfe der Meteoriteneinschläge eh nicht bestimmen.


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18.07.2016 um 13:29
@Menedemos

Das verstehe ich nun gar nicht. Wenn es oben heißer ist und es kein Wasser gibt, dann erstarrt die Lithosphäre doch langsamer und wächst langsamer in die Tiefe.

Abgekühlte Platten sind dünner als warme Platten. Und wenn man jetz 2 gleiche Platten vergleicht (selbes Alter, Material, Gewicht etc...), die unterschiedlich abgekühlt sind, dann ist die heißere Platte natürlich dicker. Dafür hatt sie mehr Auftrieb, da ihre Dichte geringer ist. Die Venusplatten wachsen dann vlt langsamer in die Tiefe, dafür aber schneller in die Höhe ;) ... Aber wo es Anwächst ist für die Mächtigkeit letztendlich egal.
Und wie dick die Platte insgesamt ist hängt ja zunächst mal von dem Material ab, das zugeliefert werden kann. Außerdem bewegen sich die Venusplatten ja nicht, das heißt das neuaufgebaute Material wird dort nicht weggetragen wie auf der Erde. Dafür gibt es auf der Venus aber auch keine mittelozeanischen Rücken.
Außerdem ist(sind) die Venusplatte(n) etwa 1.5-4x so alt wie die ozeanische Kruste der Erde, haben also mehr Zeit zum Aufbau gehabt.
Also kurzum... ich kann mir schon vorstellem, dass die Venuskruste dicker ist als die der Erde und die Gravimetrie-Messungen zeigen das auch. Die Messungen wurden ja nicht anders gemacht als auf der Erde.


Wobei 2,5km die durchschnittliche Tiefe der Rücken ist. Das heißt, die Kruste versinkt auch langsam ohne Zutun von Subduktionszonen.

Tut sie auch. Aber das kannst du nicht so einfach auf die Venus übertragen.


Genauer kann man das Alter nur mithilfe der Meteoriteneinschläge eh nicht bestimmen.

Ja die Schätzung ist nicht umsonst 0,3-1 Milliarden Jahre für das Alter. Aber die Kraterzählungen deuten auf ein sehr gleichmäßiges Alter hin. Genau wissen tuen wir es erst wenn wir gemessen haben. Zumnal auf der Venus die kleinen Krater fehlen.


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Geologievergleich Venus - Erde

18.07.2016 um 20:55
Laut Spektrum der Wissenschaft http://www.spektrum.de/news/die-kruste-der-venus/340553 ist die Lithosphäre der Venus an die 100 km mächtig. Ozeanische Lithosphäre auf der Erde ist kaum je mächtiger als 10 km. Es war ja unsere Frage nach dem "warum" bzw. nach dem "ob".
Schdaiff schrieb:Abgekühlte Platten sind dünner als warme Platten.
Ja, aber doch nur geringfügig. Jedenfalls schrumpfen Platten nicht auf ein Zehntel, nur weil sie abgekühlt sind! Ich habe keine Ahnung, um wieviel sie durch Abkühlung dünner werden, aber so aus dem Bauch heraus würde ich sagen, höchstens um 5%.
Also das kann meiner Meinung nach nicht der entscheidende Grund für die ungleich dickere Lithosphäre sein. Eher noch, was du auch anführst, das höhere Alter. Aber reichen 500 Millionen Jahre, um die Lithosphäre auf 100km Dicke anwachsen zu lassen? Auch da habe ich meine Zweifel. Auf der Erde nimmt die Plattendicke wesentlich langsamer zu, obwohl die Abkühlung von oben (wie du ja selbst dargelegt hast), stärker ist. Also nach der oben von mir zitierten Formel dürfte die Venuslithosphäre (bei ähnlichen Verhältnissen wie auf der Erde) nach 500 Millionen Jahren bei einer Mächtigkeit von 25 km liegen. Und da ist noch nicht einbezogen, dass der irdische Ozean besser kühlt und dass selbst auf der Erde nach 70 Millionen Jahren die Dicke langsamer zunimmt, die Formel also nicht mehr uneingeschränkt gilt. Und mir fällt kein Grund ein, warum der Zuwachs der Dicke auf der Venus SCHNELLER erfolgen sollte. Höchstens der Mantel wäre wesentlich kühler, aber warum sollte das so sein? Die Planeten sind fast gleich groß.


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Geologievergleich Venus - Erde

19.07.2016 um 15:15
@Menedemos

Tja warum ist die Lithossphäre dicker? Eine Möglichkeit wäre, dass die Venus insgesamt kälter ist. Und da die Venus kein Magnetfeld hatt, könnte ich mir das durchaus vorstellen. Ich mein der Kern könnte durchaus schon fest sein.

Aber ich kann mir das auch nicht recht erklären warum die Lithossphäre dicker ist. Ich kann mir nur Vorstellen warum sie dicker sein könnte. Auf eine wirklich brauchbare Antwort werden wir warten müssen. Wir wissen ja nicht mal aus welchem Material der Venusmantel oder der Venuskern ist. Es ist zwar sehr wahrscheinlich und auch logisch, dass der Kern Fe-Ni-reich ist und der Mantel zumindest chemisch ähnlich aufgebaut ist wie der Erdmantel, aber Beweise dafür haben wir nicht.


Jedenfalls schrumpfen Platten nicht auf ein Zehntel

Ich glaube es war um bis zu 1/3tel für 250 Millionen Jahre. Also z.B. von 30 auf 20km Dicke. Aber da müsste ich mal nachschauen, kann dir jetzt nicht sagen in wie weit das stimmt.


Also das kann meiner Meinung nach nicht der entscheidende Grund für die ungleich dickere Lithosphäre sein.

Der entscheidende Grund kann nur sein, dass einfach mehr Material zur Krustenbildung zur Verfügung stand.


warum der Zuwachs der Dicke auf der Venus SCHNELLER erfolgen sollte

Naja mehr Vulkanaktivität und schon wächst die Platte schneller. Die Dicke wird ja nicht allein durch Wachstum bestimmt. Es muss ja auch die Möglichkeit bestehen, dass die Platte überhaupt so dick werden kann.


Lithosphäre der Venus an die 100 km mächtig.

Also die Venuskruste ist nach Fegley (2005) zwischen 40 und 100 km mächtig.


Also nach der oben von mir zitierten Formel dürfte die Venuslithosphäre (bei ähnlichen Verhältnissen wie auf der Erde) nach 500 Millionen Jahren bei einer Mächtigkeit von 25 km liegen.

Also du kannst nicht rechnen. 2,5 + 0,35 * sqrt(500) = 10.
Und außerdem ist die Formel für die Tiefe der Platte bestimmt und nicht für deren Dicke.


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19.07.2016 um 15:36
@Menedemos

Das Zitat der Spektrum bezieht sich nur auf das Tessera terrain, wo die Dicke der Venuskruste aktuell wohl am dicksten ist (also 97km).

Hier die Quelle: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/1999JE001137/abstract

Original Artikel: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/1999JE001137/abstract

Allerdings wird hier gar keine Schätzung einer Lithossphärenkruste angegeben. Das muss im Science Mag vom 6.3.1998 stehen. Allerdings hab ich darauf keinen Zugriff.

Aber wenn es dich interressiert:
http://science.sciencemag.org/content/279/5356/1492


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Geologievergleich Venus - Erde

19.07.2016 um 15:36
Schdaiff schrieb:Und außerdem ist die Formel für die Tiefe der Platte bestimmt und nicht für deren Dicke.
Oh, da ist mir wirklich ein ganz böses Foul unterlaufen!!! Du hast recht.

Zu allem anderen später mehr...


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20.07.2016 um 21:08
@Schdaiff
Wie du ja im Grunde selber schreibst, so ganz naheliegend ist es nicht, dass die Venus kälter sein sollte als die Erde. Sie ist fast gleich groß, sie besteht (sehr wahrscheinlich) aus ähnlichem Material, produziert also gleich viel Wärme aus radioaktivem Zerfall; die Gezeitenwirkung des Erdmonds ist wohl zu vernachlässigen. Ich könnte mir noch vorstellen, dass es bei der Venus einen Mechanismus gibt, die Wärme besser abzuführen (obwohl das bei der dicken Lithosphäre nicht ganz plausibel erscheint), oder dass die Erde von Anfang an viel heißer war (etwa durch die Kollision mit Theia) und von dieser Wärme noch was übrig ist.
Schdaiff schrieb:Ich glaube es war um bis zu 1/3tel für 250 Millionen Jahre.
So viel? Wirklich? Würde übrigens meine These stützen, dass die Platten irgendwann absinken. :)
Schdaiff schrieb:Naja mehr Vulkanaktivität und schon wächst die Platte schneller. Die Dicke wird ja nicht allein durch Wachstum bestimmt.
Was passiert eigentlich, wenn die Platte oben wächst? Schmilzt sie unten zum Ausgleich auf? Wenn nicht, könnte das die Dicke natürlich schon irgendwie erklären.


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