Tektonika płyt może nie być stałą cechą Ziemi. Nowe symulacje sugerują, że proces, który tworzy góry, wywołuje trzęsienia ziemi i napędza kontynenty planety do tak wolno zmieniającej się struktury, może zakończyć się miliardy lat w przyszłości.
powiązana zawartość
- Naukowcy zobrazowali podstawę płyty tektonicznej
- Diamenty trzymają sekret o płytowej tektonice
„Od pewnego czasu wiemy, że tektonika płyt jest tylko jednym ze spektrum stanów tektonicznych, w których może znajdować się planeta”, mówi Craig O'Neill, planetolog z Macquarie University w Australii.
Planety takie jak Mars i Merkury znajdują się w stanie zastoju. Zewnętrzna skorupa tych planet, zwana litosferą, jest zbyt gruba, aby wnętrze planety rozpadło się i wytworzyło aktywność tektoniczną. Naukowcy założyli, że ostatecznie Ziemia osiągnie podobny stan, ale brakuje dowodów, mówi O'Neill. „Po prostu nie mamy wystarczającej liczby planet, aby móc wyciągnąć prawdziwe wnioski”.
Więc O'Neill i jego koledzy postanowili modelować ewolucję Ziemi i zobaczyć, co może przynieść przyszłość naszej planecie. Ale nawet w przypadku nowoczesnych superkomputerów nie ma wystarczającej mocy obliczeniowej, aby zasymulować całą trójwymiarową Ziemię w całej jej historii. Zamiast tego grupa zbudowała uproszczoną, dwuwymiarową symulację Ziemi, która modeluje ewolucję planety od jej powstania 4, 5 miliarda lat temu do ponad 5 miliardów lat w przyszłość. Nawet wtedy pojedynczy bieg trwał 3 tygodnie, zauważa O'Neill.
Uproszczony model pozwolił zespołowi wypróbować różne punkty początkowe dla wczesnej temperatury Ziemi, zmiennej, która jest obecnie nieznana, ponieważ nie mamy żadnych skał z pierwszych 500 milionów lat historii planety. „Jedną z największych słabości [naszego] rozumienia ewolucji Ziemi w tym momencie jest to, że nie wiemy, jak to się właściwie zaczęło”, mówi O'Neill.
Naukowcy zakładali, że proces akrecji - kiedy małe kawałki wczesnego Układu Słonecznego szybowały razem, tworząc planetę - był dość chłodnym procesem i że planety rozgrzewały się później, gdy rozkładały się pierwiastki promieniotwórcze we wnętrzu.
„W dzisiejszych czasach uważamy, że podczas procesu akrecji przyniesiono całkiem sporo energii” - mówi. „Masz wiele dużych ciał, które się ze sobą zderzają. Generują dużo ciepła przez uderzenie. ”A krótkotrwałe pierwiastki promieniotwórcze, takie jak aluminium-26 i żelazo-60, których nie można już znaleźć w Układzie Słonecznym, mogły jeszcze bardziej podgrzać.
Zespół odkrył, że stan początkowy planety może dramatycznie wpłynąć na jej cykl życia. Kiedy planeta w modelu zaczęła chłodzić, szybko opracowała tektonikę płyt, tracąc tę cechę już po 10–15 miliardach lat.
Ale gorętsza Ziemia, która według O'Neilla jest bardziej prawdopodobna, powoduje, że planeta powoli rozwija tektonikę płyt. Zaczyna się w stanie podobnym do księżyca Jowisza Io, który jest pokryty aktywnymi wulkanami, ale nie ma płyt tektonicznych. Model pokazuje następnie planetę, na której tektonika płyt włącza się i wyłącza na 1 do 3 miliardów lat. (Jest to okres dla naszej planety, dla którego zapis geologiczny jest nierówny, a niektórzy geolodzy, w tym O'Neill, doszli do wniosku, że istnieją silne argumenty przemieszane tektoniki w tym czasie. „Warto zauważyć, że nie jest to w pełni uzgodnione dalej - mówi.)
Symulacje pokazują, że Ziemia ostatecznie osiada w miliardach lat tektoniki płyt, zanim w końcu ostygnie na tyle, aby to się mogło skończyć - za jakieś 5 miliardów lat. „W pewnym momencie” - mówi O'Neill - „Ziemia zwolni, a litosfera będzie coraz grubsza i grubsza do tego stopnia, że będzie zbyt mocna i zbyt gruba, aby wnętrze mogło ją jeszcze rozbić. ”
Naukowcy podają swoje odkrycia w czerwcowym numerze Physics of the Earth and Planetary Interiors .
Skały „są najlepszymi rzeczami, na których możemy polegać, aby opowiedzieć nam o przeszłości”, mówi Bradford Foley, geodynamik z Carnegie Institution of Washington. Bez nich naukowcy muszą polegać na modelach teoretycznych. Foley zauważa jednak, że istnieje wiele niepewności. Na przykład zespół O'Neilla mógłby uzyskać różne wyniki, gdyby zastosował różne formuły opisujące sposób, w jaki powstają skały. Foley twierdzi, że żaden z obecnie opracowywanych modeli opisujących ewolucję planety nie jest bliski ostateczności.
Ale takie modele mogą pomóc zbadać, co mogło się wydarzyć na Ziemi, a także na innych planetach we wszechświecie. Tektoniki płytowe są ważne dla ziemskiego cyklu węglowego i pomagają regulować ilość dwutlenku węgla w atmosferze. „Cykl pomaga utrzymać klimat Ziemi na stabilnym poziomie w umiarkowanym zakresie temperatur”, zauważa Foley. Jest to jeden z powodów, dla których naukowcy kiedyś założyli, że planeta bez tektoniki płytowej nie może pomieścić życia, a przynajmniej życia złożonego.
O'Neill zauważa, że inne czynniki, takie jak płynna woda i skład atmosfery egzoplanety, również mogą mieć wpływ na zamieszkiwanie planety. Może więc być możliwe znalezienie życia gdzieś we wszechświecie na planecie, która nie porusza się i nie trzęsie jak Ziemia.
