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Early Habitability and Crustal Decarbonation of a Stagnant-Lid Venus

Höning, Dennis und Baumeister, Philipp und Grenfell, John Lee und Tosi, Nicola und Way, Michael J. (2021) Early Habitability and Crustal Decarbonation of a Stagnant-Lid Venus. Journal of Geophysical Research: Planets, 126 (10), e2021JE006895. Wiley. doi: 10.1029/2021JE006895. ISSN 2169-9097.

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Offizielle URL: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2021JE006895

Kurzfassung

Little is known about the early evolution of Venus and a potential habitable period during the first 1 billion years. In particular, it remains unclear whether or not plate tectonics and an active carbonate-silicate cycle were present. In the presence of liquid water but without plate tectonics, weathering would have been limited to freshly produced basaltic crust, with an early carbon cycle restricted to the crust and atmosphere. With the evaporation of surface water, weathering would cease. With ongoing volcanism, carbonate sediments would be buried and sink downwards. Thereby, carbonates would heat up until they become unstable and the crust would become depleted in carbonates. With CO2 supply to the atmosphere the surface temperature rises further, the depth below which decarbonation occurs decreases, causing the release of even more CO2. We assess the habitable period of an early stagnant-lid Venus by employing a coupled interior-atmosphere evolution model accounting for CO2 degassing, weathering, carbonate burial, and crustal decarbonation. We find that if initial surface conditions allow for liquid water, weathering can keep the planet habitable for up to 900 Myr, followed by evaporation of water and rapid crustal carbonate depletion. For the atmospheric CO2 of stagnant-lid exoplanets, we predict a bimodal distribution, depending on whether or not these planets experienced a runaway greenhouse in their history. Planets with high atmospheric CO2 could be associated with crustal carbonate depletion as a consequence of a runaway greenhouse, whereas planets with low atmospheric CO2 would indicate active silicate weathering and thereby a habitable climate.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/146547/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Early Habitability and Crustal Decarbonation of a Stagnant-Lid Venus
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Höning, DennisFree University AmsterdamNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Baumeister, PhilippPhilipp.Baumeister (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9284-0143NICHT SPEZIFIZIERT
Grenfell, John LeeLee.Grenfell (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tosi, Nicolanicola.tosi (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4912-2848NICHT SPEZIFIZIERT
Way, Michael J.NASA Goddard Institute for Space Studies, New York, NY, USA; GSFC Sellers Exoplanet Environments Collaboration, Greenbelt, MD, USA; Department of Physics and Astronomy, Theoretical Astrophysics, Uppsala University, Uppsala, SwedenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:17 September 2021
Erschienen in:Journal of Geophysical Research: Planets
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:126
DOI:10.1029/2021JE006895
Seitenbereich:e2021JE006895
Verlag:Wiley
ISSN:2169-9097
Status:veröffentlicht
Stichwörter:carbon cycle, exoplanets, habitability, planetary evolution, stagnant-lid, Venus
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DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Planetary Evolution and Life, R - Exploration des Sonnensystems
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Planetenphysik
Institut für Planetenforschung > Extrasolare Planeten und Atmosphären
Hinterlegt von: Baumeister, Philipp
Hinterlegt am:01 Dez 2021 09:16
Letzte Änderung:29 Mär 2023 00:01

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