Вчені виявили новий тектонічний режим на Землі

Науковці виявили новий тектонічний режим, який може переписати розуміння еволюції кам'янистих світів. Відкриття допоможе пояснити, чому Земля стала геологічно активною планетою, тоді як Венера залишилася застиглою та пекельно спекотною. Це має важливі наслідки для розуміння того, що робить планету придатною для життя.

Дослідники використали передові геодинамічні моделювання для картування різноманітних планетарних тектонічних режимів. Тектонічні режими — це окремі моделі, які описують, як зовнішня оболонка планети деформується та вивільняє тепло за різних умов. Під час роботи вчені виявили відсутню ланку, яку назвали «епізодичною м'якою кришкою».

Ця нова концепція пропонує свіжий погляд на те, як планети переходять між активними та неактивними станами, змінюючи наукові припущення про планетарну еволюцію та придатність до життя.

Тектонічні режими впливають на геологічну активність планети, внутрішню еволюцію, магнітне поле, атмосферу та навіть потенційну здатність підтримувати життя. Епізодична м'яка кришка розвиває традиційний поділ між тектонікою плит або режимами рухомої кришки, як на сучасній Землі, та поведінкою застиглої кришки, як на Марсі. Вона описує стан, коли літосфера планети циклічно переходить між відносно спокійними періодами та раптовими спалахами тектонічного руху. На відміну від класичної застиглої кришки, цей режим дозволяє періодичне ослаблення, спричинене інтрузивним магматизмом та регіональною деламінацією, що тимчасово пом'якшує кору, перш ніж вона знову затверднє.

Така поведінка, що вмикається та вимикається, може бути відсутньою ланкою в ранній еволюції Землі, стверджують дослідники. Моделі показують, що Земля могла пройти через фазу м'якої кришки, яка поступово підготувала її літосферу до повноцінної тектоніки плит у міру охолодження планети.

Результати також допомагають прояснити «ефект пам'яті» — ідею про те, що тектонічна поведінка планети формується її минулим. Дослідження показує, що коли літосфера планети слабшає з часом, як це сталося на Землі, переходи між тектонічними станами стають набагато передбачуванішими.

Вперше нанісши на карту всі шість тектонічних режимів за різних фізичних умов, команда побудувала всеосяжну діаграму, що показує ймовірні шляхи переходу під час охолодження планети.

«Геологічні записи свідчать, що тектонічна активність на ранній Землі узгоджується з характеристиками нашого нововиявленого режиму», — зазначив співавтор дослідження Гочун Чжао, геолог з Китайської академії наук. «Коли Земля поступово охолоджувалася, її літосфера ставала більш схильною до розтріскування за специфічних фізичних механізмів, що зрештою призвело до сучасної тектоніки плит. Це забезпечує ключовий елемент головоломки у поясненні того, як Земля стала придатною для життя планетою».

Епізодична м'яка кришка може також пролити світло на давні таємниці Венери. Хоча Венера приблизно такого ж розміру, як Земля, вона не має чітких ознак тектоніки плит, натомість демонструючи вулканічно перетворений рельєф та характерні утворення, які називаються коронами. Нові моделювання відтворюють венероподібні моделі, розміщуючи планету в епізодичному або плутонічному режимі м'якої кришки, де магматизм та мантійні плюми періодично ослаблюють поверхню без створення справжніх плит.

«Наші моделі тісно пов'язують мантійну конвекцію з магматичною активністю», — сказав співавтор дослідження Максім Баллмер, доцент геодинаміки з Університетського коледжу Лондона. «Це дозволяє нам розглядати довгу геологічну історію Землі та поточний стан Венери в єдиній теоретичній системі та забезпечує важливу теоретичну основу для пошуку потенційно придатних для життя аналогів Землі та суперземель за межами нашої Сонячної системи».

Оскільки тектоніка керує тим, як вода та вуглекислий газ циркулюють через внутрішню частину та атмосферу планети, розуміння того, як літосфери слабшають та переходять між режимами, може допомогти вченим оцінити, які далекі світи можуть підтримувати стабільний клімат або навіть життя, та спрямувати рішення щодо цілей спостереження для майбутніх місій.

Результати дослідження опубліковані 24 листопада у журналі Nature Communications.