Någon gång för mellan 300 miljoner och 1 miljard år sedan, ett stort kosmiskt föremål som slogs in i planeten Venus, lämnar en krater mer än 170 miles i diameter. Ett team av Brown University-forskare har använt det uråldriga nedslagsärret för att utforska möjligheten att Venus en gång hade jordliknande plattektonik.

För en studie publicerad i Natur astronomi , forskarna använde datormodeller för att återskapa effekten som skar ut Mead-kratern, Venus största nedslagsbassäng. Mjöd är omgiven av två klippliknande förkastningar – steniga krusningar som frusna i tid efter det bassängbildande nedslaget. Modellerna visade att för att dessa ringar skulle vara där de är i förhållande till den centrala kratern, Venus litosfär – dess steniga yttre skal – måste ha varit ganska tjock, mycket tjockare än jordens. Detta fynd tyder på att en tektonisk regim som jordens, där kontinentalplattor driver som flottar på toppen av en långsamt kärrande mantel, hände troligen inte på Venus vid tiden för Mead-nedslaget.

"Detta säger oss att Venus sannolikt hade vad vi skulle kalla ett stillastående lock vid tidpunkten för nedslaget, sa Evan Bjonnes, en doktorand vid Brown och studiens huvudförfattare. "Till skillnad från jorden, som har ett aktivt lock med rörliga plattor, Venus verkar ha varit en planet med en platta åtminstone så långt tillbaka som detta nedslag."

Bjonnes säger att fynden erbjuder en motpol till nyare forskning som tyder på att plattektonik kan ha varit en möjlighet i Venus relativt korta förflutna. På jorden, bevis på plattektonik kan hittas över hela världen. Det finns enorma sprickor som kallas subduktionszoner där strängar av jordskorpan drivs ner i underytan. Under tiden, ny skorpa bildas vid åsar i mitten av havet, slingrande bergskedjor där lava från djupt inuti jorden rinner till ytan och hårdnar till sten. Data från rymdfarkoster har avslöjat sprickor och åsar på Venus som ser lite ut som tektoniska drag. Men Venus är höljd av sin tjocka atmosfär, vilket gör det svårt att göra definitiva tolkningar av fina ytegenskaper.

Denna nya studie är ett annat sätt att närma sig frågan, använda Mead-påverkan för att undersöka litosfärens egenskaper. Mjöd är en flerringsbassäng som liknar den enorma Orientale-bassängen på månen. Brandon Johnson, en tidigare Brown-professor som nu är vid Purdue University, publicerade en detaljerad studie av Orientales ringar 2016. Det arbetet visade att ringarnas slutliga position är starkt knuten till jordskorpans termiska gradient – ​​den hastighet med vilken bergtemperaturen ökar med djupet. Den termiska gradienten påverkar det sätt på vilket stenarna deformeras och bryts isär efter en kollision, vilket i sin tur hjälper till att avgöra var bassängringarna hamnar.

Bjonnes anpassade tekniken som användes av Johnson, som också är medförfattare till denna nya forskning, att studera Mead. Arbetet visade att för att Meads ringar skulle vara där de är, Venus skorpa måste ha haft en relativt låg termisk gradient. Den låga gradienten - vilket betyder en jämförelsevis gradvis ökning av temperaturen med djupet - antyder en ganska tjock venusisk litosfär.

"Du kan tänka på det som en sjö som fryser på vintern, " sa Bjonnes. "Vattnet vid ytan når fryspunkten först, medan vattnet på djupet är lite varmare. När det djupare vattnet kyls ner till liknande temperaturer som ytan, du får en tjockare inlandsis."

Beräkningarna tyder på att gradienten är mycket lägre, och litosfären mycket tjockare, än vad du kan förvänta dig för en planet med aktivt lock. Det skulle betyda att Venus har varit utan plattektonik så långt tillbaka som för en miljard år sedan, den tidigaste punkten då forskare tror att Mead-påverkan inträffade.

Alexander Evans, en biträdande professor vid Brown och studiemedförfattare, sa att en övertygande aspekt av fynden från Mead är deras överensstämmelse med andra egenskaper på Venus. Flera andra ringmärkta kratrar som forskarna tittade på var proportionellt lika Mead, och uppskattningarna av värmegradienten överensstämmer med den termiska profilen som behövs för att stödja Maxwell Montes, Venus högsta berg.

"Jag tror att fyndet ytterligare belyser den unika plats som jorden, och dess system av global plattektonik, har bland våra planetariska grannar, " sa Evans.