Plaatide tektoonika ei pruugi olla Maa püsiv omadus. Protsess, mis moodustab mägesid, tekitab maavärinaid ja viib planeedi mandreid ümber nii-öelda-aeglaselt, võib tulevikus lõppeda miljardeid aastaid, viitavad uued simulatsioonid.
Seotud sisu
- Teadlased on kujutanud tektoonilise plaadi alust
- Teemandid hoiavad plaatektoonika kohta saladust
"Oleme juba mõnda aega teadnud, et plaaditektoonika on vaid üks nende tektooniliste olekute spektrist, milles planeet võiks olla, " ütleb Austraalia Macquarie ülikooli planeediteadlane Craig O'Neill.
Planeedid nagu Mars ja Merkuur on nn seisva kaane olekus. Nende planeetide välimine kest, mida nimetatakse litosfääriks, on liiga paks, et planeedi sisemus laguneks ja tekitaks tektoonilise aktiivsuse. Teadlased olid eeldanud, et lõpuks jõuab Maa samasugusesse olekusse, kuid tõendusmaterjali pole puudu, väidab O'Neill. "Meil pole lihtsalt piisavalt planeete, millest saaksime tegelikke järeldusi teha."
Nii asusid O'Neill ja tema kolleegid Maa evolutsiooni modelleerima ja vaatama, mida tulevik meie planeedil võib olla. Kuid isegi tänapäevaste superarvutite puhul pole piisavalt arvutusvõimsust, et simuleerida kogu kolmemõõtmelist Maad kogu selle ajaloo vältel. Selle asemel ehitas grupp Maa lihtsustatud kahemõõtmelise simulatsiooni, mis modelleerib planeedi arengut selle kujunemisest 4, 5 miljardit aastat tagasi kuni enam kui 5 miljardit aastat tulevikus. Isegi siis kulus ühekordne jooks 3 nädalat, märgib O'Neill.
Lihtsustatud mudel võimaldas meeskonnal proovida Maa varase temperatuuri erinevaid lähtepunkte - muutujat, mis pole praegu teada, kuna meil pole planeedi ajaloo esimese 500 miljoni aasta jooksul ühtegi kivi. "Üks suuri nõrkusi Maa evolutsiooni mõistmisel on see, et me ei tea, kuidas see tegelikult algas, " räägib O'Neill.
Teadlased arvasid, et akretsiooniprotsess - kui varajase Päikesesüsteemi pisikesed tükid liitusid omavahel planeedi moodustamiseks - oli üsna lahe protsess ja planeedid kuumenesid alles hiljem, kui sisemuses olevad radioaktiivsed elemendid lagunesid.
"Tänapäeval arvame, et akretsiooniprotsessis oli sisse toodud üsna palju energiat, " ütleb ta. „Teil on palju suuri kehasid üksteise külge puruks löödud. Mõjutades tekitavad nad palju soojust. ”Ja lühiajalised radioaktiivsed elemendid, näiteks alumiinium-26 ja raud-60, mida mõlemad ei leia enam Päikesesüsteemist, võivad olla asju veelgi kuumutanud.
Meeskond leidis, et planeedi lähteseisund võib dramaatiliselt mõjutada selle elutsüklit. Kui mudelis asuv planeet hakkas jahedamaks minema, arenes see kiiresti plaaditektoonikaks, kaotades selle funktsiooni vaid 10–15 miljardi aasta pärast.
Kuid kuumema Maa, mis O'Neilli arvates on tõenäolisem, tulemuseks on planeet, mille plaaditektoonika areneb aeglaselt. See algab Jupiteri kuuga Io sarnases olekus, mis on kaetud aktiivsete vulkaanidega, kuid millel puuduvad tektoonilised plaadid. Seejärel näitab mudel planeeti, millel plaaditektoonika lülitub sisse ja välja 1 kuni 3 miljardit aastat. (See on meie planeedi ajaperiood, mille geoloogiline rekord on täpiline, ja mõned geoloogid, sealhulgas O'Neill, on jõudnud järeldusele, et sel ajal on tihedalt seotud integreeritud tektoonikaga. “Väärib märkimist, et selles pole täiesti kokku lepitud peale, "ütleb ta.)
Simulatsioonid näitavad maakera, mis lõpuks settib miljardite aastate pikkuseks plaaditektoonikaks, enne kui see lõpuks jahtub, et see lõppeks - umbes umbes 5 miljardit aastat. "Mingil hetkel, " ütleb O'Neill, "Maa aeglustub ja litosfäär muutub järjest paksemaks, kuni see on sisemuse jaoks liiga tugev ja liiga paks, et seda enam murda." ”
Teadlased teatavad oma leidudest Maa füüsika ja planeetide sisemuse juuni numbris.
Kivimid on parimad asjad, millele peame mineviku rääkimisel tuginema, "ütles Washingtoni Carnegie Instituudi geodünaamik Bradford Foley. Ja ilma nendeta peavad teadlased tuginema teoreetilistele mudelitele. Kuid neisse on sisse lülitatud palju ebakindlust, märgib Foley. Näiteks O'Neilli meeskond oleks võinud saada erinevaid tulemusi, kui nad oleksid kasutanud erinevaid valemeid, mis kirjeldavad kivide moodustumist. Ükski täna planeedi evolutsiooni kirjeldamiseks väljatöötatav mudel pole kuskil lõplikule lähedane, väidab Foley.
Kuid sellised mudelid võivad aidata uurida, mis võis juhtuda nii Maal kui ka teistel universumi planeetidel. Plaatide tektoonika on oluline Maa süsinikuringe jaoks ja aitab reguleerida atmosfääri süsinikdioksiidi kogust. "See tsükkel aitab Maa kliimat stabiliseerida mõnusas parasvöötmes, " märgib Foley. See on üks põhjustest, miks teadlased oletasid kunagi, et plaaditektoonikata planeet ei saa elada elu või vähemalt keerulist elu.
Planeedi asustatavust võivad mõjutada ka muud tegurid, näiteks vedel vesi ja eksoplaneedi atmosfääri koostis, märgib O'Neill. Nii võib olla võimalik kusagil universumis leida elu planeedil, mis ei liigu ega raputa nagu Maa.
