Een perspectief over Maat Mons op Venus, gebaseerd op Magellan radargegevens Nasa/JPL
Venus heeft bijna dezelfde grootte, massa en dichtheid als de Aarde. Ze zou dus warmte moeten genereren in haar binnenste (door het verval van radioactieve elementen) aan ongeveer dezelfde snelheid als de Aarde. Op aarde lekt deze warmte vooral weg via vulkaanuitbarstingen. In een gemiddeld jaar barsten er minstens 50 vulkanen uit.
Maar ondanks tientallen jaren zoeken, hebben we geen duidelijke tekenen gezien van vulkaanuitbarstingen op Venus – tot nu toe. Een nieuwe studie van geofysicus Robert Herrick van de Universiteit van Alaska, Fairbanks, waarover hij deze week verslag uitbracht op de Lunar & Planetary Science Conference in Houston en gepubliceerd in het tijdschrift Science, heeft eindelijk één van de vulkanen van de planeet op heterdaad betrapt.
Het is niet eenvoudig om het oppervlak van Venus te bestuderen omdat het een dichte atmosfeer heeft met een ononderbroken wolkenlaag op een hoogte van 45-65 km die ondoorzichtig is voor de meeste golflengtes van straling, inclusief zichtbaar licht. De enige manier om een gedetailleerd beeld te krijgen van de grond boven de wolken is met radar die naar beneden wordt gericht vanuit een ruimtevaartuig in een baan om de aarde.
Venus gezien in ultraviolet licht door Japan’s Akatsuki ruimtevaartuig in december 2016. Het oppervlak is niet te zien.
Met dank aan ISAS/JAXA
Een techniek die bekend staat als apertuursynthese wordt gebruikt om een beeld van het oppervlak op te bouwen. Deze combineert de wisselende sterkte van de radarecho’s die van de grond worden teruggekaatst – met inbegrip van de tijd die verstrijkt tussen verzending en ontvangst, plus lichte frequentieverschuivingen die overeenkomen met het feit of het ruimtevaartuig dichter bij of verder van de oorsprong van een bepaalde echo komt. Het resulterende beeld lijkt op een zwart-witfoto, behalve dat de heldere gebieden meestal overeenkomen met ruwere oppervlakken en de donkere gebieden met gladdere oppervlakken.
140 km breed Magellan radarbeeld van Venus dat lavastromen toont (helder omdat ze ruw zijn) die een oudere inslagkrater beginnen in te lopen.
NASA/JPL
De Magellan sonde van Nasa draaide van augustus 1990 tot oktober 1994 rond Venus en gebruikte dit soort radartechniek om het oppervlak van de planeet in kaart te brengen met een ruimtelijke resolutie van in het beste geval ongeveer honderd meter. Daaruit bleek dat meer dan 80% van het oppervlak bedekt is met lavastromen, maar hoe recent de jongste daarvan zijn uitgebarsten, en of er vandaag nog uitbarstingen zijn, bleef gedurende de volgende drie decennia een mysterie.
Er zijn verschillende hints van activiteit gegeven door ruimtevaartuigen die in, en soms door, de wolken turen – wat suggereert dat de rotsen daar zo jong zijn dat hun mineralen nog niet zijn veranderd door reactie met de zure atmosfeer en dat het dus om vers uitgebarsten lava gaat. Er zijn ook thermische anomalieën gedetecteerd die zouden kunnen wijzen op actieve lavastromen, evenals tijdelijke plaatselijke haperingen in de zwaveldioxideconcentratie in de atmosfeer – een ander mogelijk teken van vulkaanuitbarstingen. Maar geen van deze zaken was volledig overtuigend.
Vulkaanuitbarsting gezien
De nieuwe studie lijkt de zaak nu geregeld te hebben, door veranderingen aan het oppervlak te onthullen die echt het gevolg moeten zijn van vulkanische activiteit. De auteurs spendeerden honderden uren aan het vergelijken van Magellan radarbeelden van delen van Venus die meer dan eens in beeld waren gebracht om te zoeken naar nieuwe of gewijzigde kenmerken op het oppervlak.
Ze concentreerden zich op de meest veelbelovende vulkanische gebieden, en ontdekten uiteindelijk een voorbeeld waar details op een beeld opgenomen in oktober 1991 verschillen van die op een beeld uit februari van hetzelfde jaar. De veranderingen die zij zagen kunnen het best verklaard worden door een vulkaanuitbarsting binnen dat tijdsvenster.
Het gebruik van radarbeelden om veranderingen aan het oppervlak te verifiëren is lastig, omdat het uiterlijk van zelfs een onveranderlijk oppervlak kan verschillen naargelang de hellingen van het oppervlak en de kijkrichting. De onderzoekers voerden echter simulaties uit om na te gaan of de waargenomen veranderingen niet het gevolg konden zijn van deze zaken.
Close-ups van de actieve vulkaanopening ten noorden van de top van Maat Mons in februari en oktober 1991. Tussen deze data is de opening vergroot en van vorm veranderd, en lijken er nieuwe lavastromen te zijn ontstaan.
Nasa/JPL
De gepaarde beelden tonen een aanvankelijk bijna cirkelvormige vulkaankrater van ongeveer 1,5 km doorsnee die tussen februari en oktober in omvang verdubbelde door zich naar het oosten uit te breiden. Hij werd ook ondieper, en de auteurs suggereren dat de krater een vulkanische opening is die gedeeltelijk is ingestort en in oktober grotendeels is opgevuld met verse lava.
Er zijn waarschijnlijk ook nieuwe lavastromen die zich enkele kilometers naar beneden uitstrekken, ten noorden van de krater, die ofwel over de kraterrand heen stroomden of uit een bijbehorende spleet lekten. De actieve krater ligt hoog op Maat Mons, een van de grootste vulkanen van Venus met een top die 5 km boven de omringende vlakte uitsteekt.
Maat Mons. De pijl wijst naar de locatie van de vulkaan die in 1991 uitbarstte en die te klein is om op deze schaal te zien.
NASA/JPL
Toekomstige missies
De meeste planeetwetenschappers verwachtten al dat Venus vulkanisch actief zou zijn. De aandacht zal nu zeker uitgaan naar hoe vaak en op hoeveel plaatsen er uitbarstingen plaatsvinden op Venus. De grootste verrassing bij dit alles is dat het zo lang duurde voor iemand het bewijs vond voor oppervlakteveranderingen die al 30 jaar op de loer lagen in de Magellan-gegevens.
De kans op het vinden en bestuderen van lopend vulkanisme is een van de belangrijkste drijfveren voor Nasa’s Veritas-missie en Esa’s EnVision-missie (beide goedgekeurd in 2021). Beide zullen een betere beeldvormende radar aan boord hebben dan Magellan. Het is de bedoeling dat EnVision in 2034 zijn baan om Venus bereikt. Oorspronkelijk had Veritas er al enkele jaren eerder moeten zijn, maar het schema heeft vertraging opgelopen.
Nu Nasa’s DaVinci missie waarschijnlijk een jaar of twee eerder aankomt en tijdens de afdaling optische beelden van onder de wolken levert, staat ons over een jaar of tien een spannende tijd te wachten.
Lees meer:
Venus heeft heel weinig vulkanen – vreemd genoeg is het daarom misschien zo heet als de hel
David Rothery is hoogleraar planetaire geowetenschappen aan de Open Universiteit. Hij is co-leider van de Mercury Surface and Composition Working Group van de European Space Agency'en co-investeerder voor MIXS (Mercury Imaging X-ray Spectrometer) die nu op weg is naar Mercurius aan boord van de Mercurius orbiter BepiColombo van de European Space Agency's. Hij heeft financiering ontvangen van de UK Space Agency en de Science & Technology Facilities Council voor werk in verband met Mercurius en BepiColombo, en van de Europese Commissie in het kader van haar Horizon 2020-programma voor werk aan planetaire geologische kartering (776276 Planmap). Hij is auteur van Planet Mercury – from Pale Pink Dot to Dynamic World (Springer, 2015), Moons: A Very Short Introduction (Oxford University Press, 2015) en Planets: A Very Short Introduction (Oxford University Press, 2010). Hij is Educator op de Open University's gratis te leren Badged Open Course (BOC) over Manen en het equivalent FutureLearn Moons MOOC, en voorzitter van de Open University's level 2 cursus over Planetary Science and the Search for Life.