Тектоника плит – фундаментальный аспект геологической активности и истории Земли. Помимо постоянного изменения положения континентов, она также играет важную роль в поддержании условий, обеспечивающих существование на Земле обитаемых объектов. Однако Земля – единственная земная (каменистая) планета в Солнечной системе с активной тектоникой плит. Это вполне объяснимо для Меркурия и Марса, которые представляют собой одноплитные планеты, в значительной степени геологически неактивные из-за быстрого охлаждения их недр миллиарды лет назад. Однако Венера, «сестра» Земли, остаётся своего рода загадкой.
До настоящего времени планетологи не смогли определить, почему Венера геологически неактивна по сравнению с Землёй. Однако международная группа учёных недавно совершила значительный прорыв в нашем понимании планет земной группы и их тектонической эволюции. Под руководством исследователей из Гонконгского университета группа использовала передовые численные модели для выявления шести различных режимов планетарной тектоники. Их исследование предоставляет новую основу для классификации различных видов планетарной тектоники и инструменты для будущих исследований планет. Статья с результатами нового исследования была опубликована в журнале Nature Communications.
Тектонические режимы описывают крупномасштабную деформацию поверхности планеты и процессы, которые её обуславливают. Эти режимы определяют геологическую активность планеты, её внутреннюю эволюцию, магнитное поле и состав атмосферы – всё это играет огромную роль в пригодности планеты для жизни. Например, бесконечный цикл литосферы Земли (земной коры и верхней мантии) является неотъемлемой частью углеродного цикла планеты, включая вулканическую активность и секвестрацию углерода в карбонатных породах. Это обеспечивает стабильность уровня углекислого газа (основного парникового газа) в нашей атмосфере в течение длительного времени.
Между тем, собственное магнитное поле Земли обусловлено действием динамо в ядре, где расплавленное внешнее ядро вращается в противоположном направлении относительно твёрдого внутреннего ядра планеты. Это поле препятствует достижению поверхности большей частью космических лучей, взаимодействующих с верхними слоями атмосферы Земли, где они могли бы причинить значительный вред живым существам. Одна из самых сложных загадок планетологии заключается в том, почему на Земле происходит тектоника плит, а на Венере – нет. Учитывая, что Венера сопоставима по размерам, массе и плотности с Землёй, механизм, который остановил геологическую активность на Марсе и Меркурии, не должен применяться.
Тектоническая активность плит Земли характеризуется режимом «подвижной крышки», характеризующимся наличием хребтов, разломов и зон субдукции. Постоянная циркуляция литосферы Земли, при которой хребты поднимаются, а зоны субдукции опускают материал вниз, во многом напоминает конвейер, непрерывно обновляющий поверхность Земли. На планетах, не испытывающих тектонической активности, кратеры и другие особенности сохраняются в течение многих веков и дольше. В предыдущих исследованиях учёные предлагали дополнительные тектонические режимы, такие как «вялая крышка» или «плутонически-мягкая крышка».
Однако геологам до сих пор неясно, как эти режимы соотносятся друг с другом и с планетами земной группы в целом. В поисках ответа на этот вопрос руководитель исследования Тяньян Лю из Гонконгского университета (HKU) и его команда провели статистический анализ моделей мантийной конвекции, чтобы составить список возможных тектонических режимов.
«Благодаря статистическому анализу огромного объёма модельных данных нам впервые удалось количественно идентифицировать шесть тектонических режимов. К ним относятся подвижная крышка (как у современной Земли), стагнирующая крышка (как у Марса) и недавно обнаруженный нами «эпизодически-мягкий» режим. Этот новый режим характеризуется чередованием двух режимов активности, предлагая новый взгляд на переход планет из неактивного в активное состояние», - объясняет Лю.
Серьёзной проблемой в изучении геологической активности является гистерезис (или «эффект памяти») – явление, при котором тектоническое состояние планеты в значительной степени зависит от её прошлой, а не только от текущей активности. Чтобы преодолеть это препятствие, группа также разработала комплексную диаграмму, описывающую переход всех шести режимов друг в друга по мере остывания планет земной группы. Это показало, что пути тектонической эволюции удивительно предсказуемы, особенно в условиях ослабления литосферы с течением времени. Согласно геологическим данным, именно это и произошло на Земле.
По мере охлаждения литосферы она становилась более склонной к растрескиванию, что привело к образованию плит и современному тектоническому состоянию Земли. Поскольку эта активность имела решающее значение для поддержания условий, благоприятных для жизни в том виде, в котором мы её знаем, эти результаты дают важную подсказку о том, как и когда Земля стала пригодной для жизни планетой. Кроме того, это даёт убедительное объяснение геологии Венеры, которая в значительной степени согласуется с режимами «плутонически-мягкой крышки» или «эпизодически-мягкой крышки», выявленными в их модели. В этих режимах литосфера ослабляется поднимающейся магмой, что приводит к региональной, прерывистой вулканической активности, а не к глобальным процессам, инициируемым мантией.
Это ещё один интересный вывод из исследования группы, который может пролить свет на многолетние споры о вулканизме на Венере. Хотя планетологи когда-то считали Венеру геологически мёртвой, недавние открытия поставили под сомнение эту точку зрения, указав на наличие действующих вулканов. Данное исследование подтверждает эти выводы, указывая на то, что вулканизм может сохраняться, несмотря на отсутствие активности тектонических плит. По сути, результаты группы предоставляют теоретическую основу и потенциальные места наблюдений для будущих миссий к Венере.
«Наши модели тесно связывают мантийную конвекцию с магматической активностью. Это позволяет нам рассматривать длительную геологическую историю Земли и современное состояние Венеры в рамках единой теоретической модели и обеспечивает важнейшую теоретическую основу для поиска потенциально обитаемых аналогов Земли и суперземель за пределами нашей Солнечной системы», - отметил соавтор исследования профессор Максим Д. Балмер из Университетского колледжа Лондона (UCL).
Странное глубоководное существо утратило зрение и стало жить в полной темноте
Новое исследование показало, что глубоководный стеклянный гребешок утратил значительную часть своего зрительного аппарата, развивая систему выживания, основанную на осязании, взаимодействии с бактериями и химической защите. Результаты исследования были опубликованы в…
Три супервулкана могут извергнуться и радикально изменить климат Земли
Когда геологи оценивают масштабные планетарные супервулканы, в глобальных сетях мониторинга доминируют три вулканические системы: Таупо в Новой Зеландии, Йеллоустон в США и Флегрейские поля в Италии. Ни одно агентство мониторинга…
Разрушение звезды привело к неожиданному открытию блуждающей черной дыры
Сверхмассивные черные дыры располагаются в центре галактик, но не исключительно. В результате слияний и других космических взаимодействий некоторые сверхмассивные черные дыры могут оказаться в других местах. Неудачный случай позволил определить…
Остановка работы аэропортов Москвы и 902 украинских БПЛА. Последствия ночной атаки ВСУ на российские регионы
Средства ПВО уничтожили за ночь 902 украинских беспилотника над российскими регионами, сообщили в Минобороны РФ. Попытка атаки вражеских дронов на Московский регион стала одной из крупнейших за два года, свидетельствуют…
Шуваев: за сутки в Белгородской области от атак ВСУ погиб человек, еще 13 были ранены
Вооруженные силы Украины атаковали территорию Белгородской области порядка 160 раз за прошедшие сутки. В результате погиб мирный житель, еще 13 человек, в том числе подросток, получили ранения, сообщил губернатор региона…
Поражена коммуникационная и энергоинфраструктура Украины. Главное об ударе ВС РФ по объектам на Украине
Российские войска в результате массированного удара поразили ночью используемые в интересах ВПК Украины объекты коммуникационной и энергетической инфраструктуры в Киеве, Киевской и Харьковской областях. Об этом сообщили в Минобороны РФ.…
Список «ударов» России по Британии дополнился неожиданным пунктом
Премьер Британии Энди Бернем, взяв курс на возвращение в Евросоюз, обвинил Россию в том, что Лондон ...
Атмосфера планеты WASP-17b больше похожа на деформированное яйцо, чем на сферу
Астрономы применили новый метод картирования атмосферы необычной экзопланеты. WASP-17b — это горячий...
Финляндия ограничила доступ к полученным из России документам до 9999 года. А они таки оптимисты!
Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном
цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с
точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии
предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей
сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".