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Heat Loss and Reheating of the Venusian Interior

Heat Loss and Reheating of the Venusian Interior. Leitner J. und Firneis M. G. Institut für Astronomie, Universität Wien, Austria. Parametervergleich Venus/Erde:. Oberflächenstrukturen:. 891 Crater 328 Coronae 114 Montes 102 Dorsa 64 Tesserae 61 Chasmata

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Heat Loss and Reheating of the Venusian Interior

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Presentation Transcript

  1. Heat Loss and Reheating of the Venusian Interior Leitner J. und Firneis M. G. Institut für Astronomie, Universität Wien, Austria

  2. Parametervergleich Venus/Erde:

  3. Oberflächenstrukturen: 891 Crater 328 Coronae 114 Montes 102 Dorsa 64 Tesserae 61 Chasmata 41 Planitae 22 Regiones 4 Plana 3 Terrae …

  4. Oberflächenstrukturen: 1857 verschiedene vulkanische Strukturen, darunter Schildvulkane, Lavaflüsse, Dome, Calderas, Coronae, Arachnoids, Novae, …

  5. Mean Surface Heat Flow: Erde: Mean Surface Heat Flow: 87 mW/m2 Total Heat Loss: 4.43 x 1013 W Venus: keine Messungen -) Skalierungen von Erde: Solomon S. C. et al., 1982: 74 mW/m2 Turcotte D. L. et al., 1995: 63 mW/m2 -) Standardmodell: Turcotte D. L., 1993: 11 mW/m2 -) Parameterisierte Konvektionslösungen: zw. 15 und 50 mW/m2 Vgl. Mond: 2 Messungen 14 und 21 mW/m2

  6. Skalierungslösungen: -) Methode von Solomon S. C. et al., 1982: -) Verbesserung der Skalierung: Venus besteht aus 2 verschiedenen Krustentypen 1. Typ: Highlands (8 %) mit 53 mW/m2 2. Typ: Low- und Uplands (92 %) mit 82 mW/m2

  7. Standardmodell für Venus-Resurfacing: • Episodisches Resurfacing mit Plattenrecycling als • primären Mechanismus • letztes Event vor 500 ± 200 Myr, seitdem nur mehr • Wärmeleitung als aktiver Mechanismus • Wärmeleitung reicht nicht aus um die vorhandene Wärme • abzuleiten  das Innere • heizt sich immer weiter • auf, bis ein Grenzwert • überschritten wird  • neues Resurfacing-Event Turcotte D. L., 1993

  8. Standardmodell für Venus-Resurfacing: Mean Surface Heat Flow: Kritischer Wert ist definiert durch:

  9. Wärmetransportmechanismen: Welche Mechanismen dominieren in welchen Ausmaß den Wärmetransport auf der Venus?

  10. Neue Abschätzung des Surface Heat Flow‘s: Annahme: (1) 75 % des Heat Flow‘s durch radioaktiven Zerfall (2) 25 % des Heat Flow‘s durch Kühlung 1 Surkov Y. A. et al., 1987

  11. Neue Abschätzung des Surface Heat Flow‘s: C0 … heutige Massenkonzentrationen Index 1: mit Venera 8 Index 0: ohne (C0K/C0U)0 = 6817 ± 2742 (C0Th/C0U)0 = 3.2 ± 0.8 (C0K/C0U)1 = 9090 ± 2474 (C0Th/C0U)1 = 3.2 ± 0.8 jeweils für Kruste  Gesteine stark angereichert (Ursache: Krustendiff.prozess?) Vergleich Erde (mittlere Werte für den Mantel): C0K/C0U~ 104 C0Th/C0U~ 4

  12. Neue Abschätzung des Surface Heat Flow‘s: K/U und Th/U Mantel-Verhältnisse auf Erde und Venus sehr ähnlich1  Q(1) = 70 mW m-2 gegenwärtige Kühlungsrate des Mantels: → (maximaler) Surface Heat Flow Venus: 114 mW m-2 1 nach Kaula W.M. et al. 1997; Fegley B., 2004; Nimmo F. et al. 1998; Nikolaeva O. V. et al. 1997

  13. (1) Wärmeleitung: Anteil: 20 – 25 % → 23 – 29 mW m-2

  14. (2) Hot-Spot Vulkanismus - Coronae: Coronae – Venusianische Hot-Spots?! Coronae: vulkanisch-tektonische Strukturen, einzigartig auf der Venus; vermutlich Oberflächenmanifestationen von Mantle-Upwelling Prozessen. nach Stofan E. R. et al., 1991 Artemis Corona

  15. (2) Hot-Spot Vulkanismus - Coronae: Stofan E. R. et al., 2001

  16. (2) Hot-Spot Vulkanismus - Coronae: Typ1 Coronae Typ 2 Coronae

  17. (2) Hot-Spot Vulkanismus - Arachnoids und Novae: Arachnoids: Novae: NSSDC Venus Data Set ID: 89-033B-01F in Themis Regio (C1-MIDR 30S279) • konzentrische Struktur • radial nach außen verlauf- • ende Lavaflüsse • Ø von 20 – 240 km • keine Ringstrukt. u. Gräben • Anzahl: gegenwärtig 701 • sternförmig • enge platzierte, von • einem Zentrum aus- • gehende Gräben • Anzahl: gegenwärtig 551 1 Kostama V. P. et al., 2001

  18. (2) Hot-Spot Vulkanismus - Arachnoids und Novae: Entwicklungsmodell nach Jaeger W., 2004: Stufe 1: Novae Stufe 2: Arachnoids Stufe 3: Coronae Alle Phasen von Vulkanismus begleitet. Modell erklärt nicht die beobachteten Gräben

  19. (2) Hot-Spot Vulkanismus - Anteil am Total Heat Loss: 1 Exklusive Coronae- unabhängigen vulkanischen Strukturen 1Leitner J., Firneis M. G., 2004

  20. (3) Plate-Recycling: Plattentektonik auf der Venus ist eine der heute kontroversesten offenen Fragen! • Strukturen auf der Venus: • 102 Dorsa (analog Rücken?) → Gesamtlänge = 97669 km • 61 Chasmata (analog Gräben?, Rifttäler?) • Coronae (Hot-Spots oder Subduktionszonen?) Beispiele: Beta-, Bell-, Alta-, Eistla Regio: kontinentale Riftzonen Aphrodite Terra: Kollisionsorogen Lakshni Planum: vergleichbar mit Tibet

  21. Zusammenfassung: Kalkulierter (maximaler) Surface Heat Flow: 114 mW m-2 Wärmeleitung: 23 – 29 mW m-2 Corona/Hot-Spot Vulkanismus: 2.4 mW m-2 Platten-Recycling: großer Beitrag vermutet Restwärme wird für Reheating des Mantels verwendet!

  22. Zukunfts-Perspektiven: • Untersuchung von einzelnen vulkanischen Strukturen • Kenntnis des Wärmeverlustes durch Plattentektonik • ermöglicht eine Abschätzung der Restwärme • Restwärme ermöglicht die Berechnung der • Zeitskalen und Periodizitäten von globalen • Resurfacing Events • Vergleiche mit Kraterstatistiken und Monte-Carlo • Simulationen über Resurfacing

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