Ученые подтвердили наличие огромного подземного лавового туннеля под Венерой, используя данные радара, полученные в ходе миссии НАСА «Магеллан». Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
На протяжении десятилетий ученые подозревали, что под выжженной поверхностью Венеры могут скрываться массивные туннели, образованные лавой, но убедительных доказательств этому не было.
Теперь же новый анализ радиолокационного сигнала подтвердил давние подозрения исследователей: под одной из обрушившихся поверхностных впадин планеты находится пустой вулканический туннель.
Это открытие впервые дает прямое подтверждение того, что на Венере существуют неповрежденные подземные лавовые трубки, превращая давнюю геологическую гипотезу в наблюдаемую особенность ландшафта планеты. Оно также открывает новое окно в понимание того, как венерианские вулканы когда-то формировали кору.
Вблизи вулканического массива Никс Монс на Венере в одной из провальных ям наблюдался радиолокационный след, не похожий ни на один другой в этой цепи. Анализируя эту аномалию, группа исследователей под руководством Лоренцо Бруццоне из Университета Тренто обнаружила полый канал, простирающийся за край ямы.
Вместо простого кратера с крутыми стенами, это образование создавало продолжительное внутреннее эхо, указывающее на наличие открытого пространства под земной корой. Поскольку подтвердить наличие туннеля можно только в той его части, которая находится ближе всего к отверстию, это открытие подтверждает существование туннеля на Венере, но его полная протяженность остается неопределенной.
Плотный облачный покров Венеры блокирует видимый свет, из-за чего радар остается основным способом картографирования поверхности планеты. В период с 1990 по 1992 год космический аппарат НАСА «Магеллан» использовал радиолокацию с синтезированной апертурой — метод, преобразующий отраженные радиоволны в изображения, — для составления карты большей части планеты. Спустя десятилетия ученые по-прежнему полагаются на эти карты, поскольку ни один последующий орбитальный аппарат не смог достичь почти глобального охвата, который они обеспечили.
В одной из наиболее заметных воронок обрушения на радиолокационном снимке была видна необычная яркая полоса, простирающаяся за край воронки, а не резко обрывающаяся на поверхности. Команда Бруццоне интерпретировала это свечение как сильное обратное рассеяние — радиолокационную энергию, отражающуюся от внутренних стен, которые луч ненадолго осветил.
Глубокая тень рядом с полосой указывала на то, что часть крыши обрушилась, образовав отверстие, достаточно большое для проникновения радиолокационных сигналов. Аналогичные чередование светлых и темных участков наблюдаются над световыми люками лавовых трубок на Земле, что подтверждает предположение о том, что венерианская яма связана с подземной полостью, а не является простым поверхностным углублением.
Измерения, проведенные на Венере, показывают, что диаметр отверстия составляет около 0,6 мили, что значительно шире, чем у большинства вулканических туннелей на Земле. Крыша над полостью имеет толщину не менее 490 футов, что помогает конструкции противостоять обрушению, в то время как пустое помещение под ней поднимается как минимум на 1230 футов, создавая огромное внутреннее пространство.
Даже с учетом этих размеров исследователи классифицируют структуру как потенциальную лавовую трубку, подобную тем, которые ранее предполагались на Марсе и Луне. Такие туннели образуются, когда текущая лава покрывается затвердевшей поверхностной коркой, а расплавленный материал продолжает двигаться под ней. Когда поток лавы впоследствии иссякает или меняет направление, полость канала остается.
На Венере более низкая гравитация и плотная атмосфера могут способствовать более быстрому образованию более толстой коры, что помогает поддерживать открытыми необычно широкие каналы. Новое открытие соответствует этому сценарию, хотя ученые отмечают, что размер туннеля, вероятно, зависит от местных вулканических условий, а не от общепланетных правил.
Не каждая воронка от обрушения ведет в подземный туннель, поэтому исследователи задались вопросом, не может ли эта особенность быть чем-то другим. Кратеры с крутыми стенками и вулканические жерла вызывают радиолокационное свечение, которое распространяется вдоль края кратера, а не на большое расстояние от его внутренних стенок.
«Поэтому обнаружение вулканической полости имеет особое значение, поскольку позволяет нам подтвердить теории, которые на протяжении многих лет лишь предполагали ее существование», — сказал Бруццоне.
Пиксели радара «Магеллана» были относительно большими, что позволяло четко различать только самые крупные провалы. Каждый пиксель покрывал примерно 250 футов, а это означало, что небольшие световые люки — отверстия в подземные туннели, образовавшиеся в результате обрушения кровли, — могли легко скрыться в таком масштабе.
Поскольку радар осветил лишь часть отверстия, исследователи подтвердили наличие туннеля рядом с окном в потолке, но не смогли определить, насколько далеко простирается этот туннель и блокируют ли обломки участки дальше внутри.
Предстоящие миссии призваны восполнить эти пробелы. Орбитальный аппарат EnVision Европейского космического агентства планирует использовать георадар, способный исследовать грунт на глубине примерно 1000 метров ниже поверхности, а миссия VERITAS НАСА предоставит гораздо более четкие радиолокационные карты и подробную топографическую информацию.
Вместе эти миссии могли бы выявить дополнительные скрытые туннели, более точно отследить цепочки обрушений и определить, является ли вновь обнаруженный канал частью более крупной подземной сети.
Длинные цепочки кратерных ям тянутся на сотни километров по всей Венере, и геологическое образование Никс Монс расположено вдоль одной из таких цепочек. Прилегающие склоны местности и окружающие ямы позволяют предположить, что подземный канал может простираться примерно на 28 миль за пределы подтвержденного отверстия, в то время как другие ямы в той же цепочке не имеют этого характерного рисунка – признак того, что обломки, образовавшиеся в результате обрушения, могли запечатать их входы.
В ходе будущих исследований можно будет отследить эти цепочки и отметить редкие места, где появляется один и тот же сигнал, указывая на возможные открытые подземные пространства. Для науки о Венере это открытие означает, что поверхностная яма теперь напрямую соединяется с подземным туннелем, превращая давние предположения в конкретную цель для исследования.
Более точные радиолокационные карты должны показать, остаются ли под земной корой скрытые дополнительные каналы или же этот туннель образовался в условиях необычайно редких местных условий.
