Тектоника плит не может быть постоянной чертой Земли. Новые эксперименты предполагают, что процесс, который формирует горы, вызывает землетрясения и заставляет континенты планеты о-о-о-так медленно перестраиваться, может закончиться миллиардами лет в будущем.
Связанный контент
- Ученые представили себе основу тектонической плиты
- Алмазы держат в секрете о тектонике плит
«Мы уже давно знаем, что тектоника плит является лишь одним из спектра тектонических состояний, в которых может находиться планета», - говорит Крейг О'Нил, ученый-планетолог из Университета Маккуори в Австралии.
Такие планеты, как Марс и Меркурий, находятся в состоянии, которое называется застойной крышкой. Внешняя оболочка этих планет, называемая литосферой, слишком толстая, чтобы внутреннее пространство планеты могло разрушиться и вызвать тектоническую активность. Ученые предполагали, что в конечном итоге Земля достигнет аналогичного состояния, но доказательств не хватает, говорит О'Нил. «У нас просто недостаточно планет, чтобы сделать какие-то реальные выводы».
Поэтому О'Нил и его коллеги намереваются смоделировать эволюцию Земли и посмотреть, что может ожидать будущее для нашей планеты. Но даже с современными суперкомпьютерами не хватает вычислительной мощности, чтобы моделировать всю трехмерную Землю на протяжении всей ее истории. Вместо этого группа создала упрощенное двумерное моделирование Земли, которое моделирует эволюцию планеты от ее формирования 4, 5 миллиарда лет назад до более чем 5 миллиардов лет в будущем. Даже тогда один пробег занял 3 недели, отмечает О'Нил.
Упрощенная модель позволила команде опробовать различные начальные точки для ранней температуры Земли, переменная, которая в настоящее время неизвестна, потому что у нас нет никаких камней из первых 500 миллионов лет истории планеты. «Одна из величайших слабостей в [нашем] понимании эволюции Земли на данный момент заключается в том, что мы не знаем, как она на самом деле началась», - говорит О'Нил.
Ученые полагали, что процесс аккреции - когда маленькие кусочки ранней солнечной системы слились вместе, образуя планету - был довольно холодным процессом, и что планеты нагревались позже, когда радиоактивные элементы внутри распадались.
«В наши дни мы считаем, что в процессе аккреции было внесено много энергии», - говорит он. «У тебя много больших тел, врезающихся друг в друга. Они генерируют много тепла при ударе ». А недолговечные радиоактивные элементы, такие как алюминий-26 и железо-60, которые больше не встречаются в солнечной системе, могли еще больше нагревать вещи.
Команда обнаружила, что начальное состояние планеты может существенно повлиять на ее жизненный цикл. Когда планета в модели начала охлаждаться, она быстро развивала тектонику плит, теряя эту особенность только через 10-15 миллиардов лет.
Но более горячая Земля, которая, по мнению О'Нила, более вероятна, приводит к тому, что планета медленно развивает тектонику плит. Он начинается в состоянии, подобном луне Юпитера Ио, которая покрыта действующими вулканами, но не имеет тектонических плит. Затем модель показывает планету, на которой тектоника плит включается и выключается на 1-3 миллиарда лет. (Это период времени для нашей планеты, для которого геологические данные являются пятнистыми, и некоторые геологи, включая О'Нила, пришли к выводу, что в это время имеются веские основания для перемежающейся тектоники. «Стоит отметить, что это не совсем согласовано на », говорит он.)
Моделирование показывает, что Земля в конечном итоге превращается в миллиарды лет тектоники плит, прежде чем окончательно остыть, чтобы это закончилось - еще через 5 миллиардов лет или около того. «В какой-то момент, - говорит О'Нил, - Земля будет замедляться, и литосфера будет становиться все толще и толще до такой степени, что она станет слишком сильной и слишком толстой, чтобы внутренняя часть больше не могла ее разрушить. »
Исследователи сообщают о своих выводах в июньском выпуске « Физики Земли и планетных недр» .
Скалы - это лучшее, на что мы можем положиться, чтобы рассказать нам о прошлом, - говорит Брэдфорд Фоли, геодинамик из Вашингтонского института Карнеги. А без них ученым приходится опираться на теоретические модели. Но в них заложено много неопределенностей, отмечает Фоли. Например, команда О'Нила могла бы получить разные результаты, если бы использовала разные формулы, описывающие способы образования камней. Фоли говорит, что ни одна из моделей, которые разрабатываются сегодня для описания эволюции планеты, не близка к окончательной.
Но такие модели могут помочь исследовать то, что могло случиться на Земле, а также на других планетах во вселенной. Тектоника плит важна для углеродного цикла Земли и помогает регулировать количество углекислого газа в атмосфере. «Этот цикл помогает стабилизировать климат Земли в умеренном умеренном диапазоне», - отмечает Фоли. Это одна из причин, по которой ученые однажды предположили, что планета без тектоники плит не может содержать жизнь или, по крайней мере, сложную жизнь.
О'Нил отмечает, что другие факторы, такие как жидкая вода и состав атмосферы экзопланеты, также могут влиять на обитаемость планеты. Поэтому, возможно, можно найти жизнь где-нибудь во вселенной на планете, которая не движется и не дрожит, как Земля.
