Levytekniikka ei ehkä ole maapallon pysyvä ominaisuus. Prosessi, joka muodostaa vuoria, herättää maanjäristyksiä ja ajaa planeetan maanosat muuttamaan itseään niin hitaasti, voisi loppua miljardeja vuosia tulevaisuudessa, uudet simulaatiot viittaavat.
Asiaan liittyvä sisältö
- Tutkijat ovat kuvanneet tektonisen levyn pohjan
- Timantit pitävät salaa levyteknologiasta
"Olemme jo jonkin aikaa tienneet, että levytektoniikka on vain yksi niiden tektonisten tilojen spektristä, joissa planeetta voisi olla", kertoo Australian Macquarie-yliopiston planeettatutkija Craig O'Neill.
Maapallon ja Marsin kaltaiset planeetat ovat ns. Seisovan kannen tilassa. Näiden planeettojen uloin kuori, nimeltään litosfääri, on liian paksu, jotta planeetan sisustus hajoaa ja tuottaa tektonista aktiivisuutta. Tutkijat olivat luoneet, että maapallo saavuttaa lopulta samanlaisen tilan, mutta todisteita ei ole ollut, O'Neill sanoo. "Meillä ei vain ole tarpeeksi planeettoja voidaksemme tehdä todellisia johtopäätöksiä."
Joten O'Neill ja hänen kollegansa pyrkivät mallintamaan maapallon evoluutiota ja näkemään, mitä tulevaisuus saattaa omistaa planeetallemme. Mutta edes nykyaikaisissa supertietokoneissa ei ole tarpeeksi laskentatehoa simuloimaan koko kolmiulotteista maata sen historian aikana. Sen sijaan ryhmä rakensi yksinkertaistetun, kaksiulotteisen maapallon simulaation, joka mallinee planeetan evoluution muodostumisestaan 4, 5 miljardia vuotta sitten yli 5 miljardiin vuoteen tulevaisuuteen. Silloinkin yksi ajo kesti 3 viikkoa, O'Neill toteaa.
Yksinkertaistetun mallin ansiosta joukkue sai kokeilla erilaisia lähtökohtia maan varhaiseen lämpötilaan, muuttuja, jota ei tällä hetkellä tunneta, koska meillä ei ole kiviä planeetan historian ensimmäisten 500 miljoonan vuoden ajalta. "Yksi suurimmista heikkouksista [meidän] ymmärryksessämme Maan evoluutiosta tässä vaiheessa on, että emme tiedä kuinka se todella alkoi", O'Neill sanoo.
Tutkijat olettivat, että lisäysprosessi - kun varhaisen aurinkokunnan pienet bitit loivat yhteen muodostamaan planeetan - oli melko viileä prosessi, ja että planeetat kuumenivat vasta myöhemmin, kun sisätiloissa esiintyi radioaktiivisia elementtejä.
"Nykyään ajattelemme, että akrytointiprosessissa oli mukana paljon energiaa", hän sanoo. ”Sinulla on paljon suuria kappaleita murskaamassa toisiaan. Ne tuottavat paljon lämpöä iskien avulla. ”Ja lyhytikäiset radioaktiiviset elementit, kuten alumiini-26 ja rauta-60, joita ei enää löydy aurinkojärjestelmästä, saattavat olla lämmitettyjä asioita edelleen.
Ryhmä havaitsi, että planeetan lähtötila voi vaikuttaa dramaattisesti sen elinkaareen. Kun mallin planeetta alkoi jäähtyä, se kehitti nopeasti levytektonian, menettäen ominaisuuden vain 10–15 miljardin vuoden kuluttua.
Mutta kuumin maa, jonka O'Neill pitää todennäköisemmin, johtaa planeettaan, jonka kehitys on hidasta levytektonisen kehityksen kannalta. Se alkaa tilassa, joka on samanlainen kuin Jupiterin kuu Io, jota peittävät aktiiviset tulivuoret, mutta jossa ei ole tektonisia levyjä. Malli näyttää sitten planeetan, jolla levytektoniikka kytkeytyy päälle ja pois päältä 1 - 3 miljardia vuotta. (Tämä on ajanjakso planeetaltamme, jonka geologinen ennätys on täplikäs, ja jotkut geologit, mukaan lukien O'Neill, ovat päättäneet, että tänä aikana on vahva syy tiivistettyyn tektoniikkaan. ”On syytä huomata, että siitä ei ole täysin sovittu. ", hän sanoo.)
Simulaatiot osoittavat maan, joka lopulta asettuu miljardeihin vuosiin levytektoniseksi ennen lopullista jäähtymistä tarpeeksi sen loppumiseen - vielä noin viidessä miljardissa vuodessa. ”Jossain vaiheessa, ” O'Neill sanoo, ”Maa hidastuu ja että litosfääri tulee paksuudeksi ja paksuudeksi siihen pisteeseen, jossa se on liian vahva ja liian paksu sisätiloihin, jotta se voisi rikkoa sen enää. ”
Tutkijat raportoivat havainnoistaan maan fysiikan ja planeettojen sisätilojen kesäkuun numerossa.
Kivet ”ovat parasta, mihin luotamme kertoessamme meille menneisyydestä”, sanoo Washingtonin Carnegie-instituutin geodynaamikko Bradford Foley. Ja ilman niitä, tutkijoiden on luotettava teoreettisiin malleihin. Mutta niihin liittyy paljon epävarmuustekijöitä, Foley toteaa. Esimerkiksi O'Neillin joukkue olisi saanut erilaisia tuloksia, jos he olisivat käyttäneet erilaisia kaavoja, jotka kuvaavat kivien muodostumistapoja. Mikään tänään kehitteillä olevista malleista planeetan evoluution kuvaamiseksi ei ole lähellä lopullista, Foley sanoo.
Mutta sellaiset mallit voivat auttaa tutkimaan, mitä on voinut tapahtua maan päällä, samoin kuin muilla maailmankaikkeuden planeetoilla. Levytektoniikka on tärkeä maapallon hiilisyklille ja auttaa säätelemään hiilidioksidin määrää ilmakehässä. "Tämä sykli auttaa pitämään maapallon ilmaston vakautuneena mukavalla lauhkealla alueella", Foley toteaa. Tämä on yksi syy siihen, miksi tutkijat olettivat kerran, että planeetta ilman levytektoniaa ei voisi ylläpitää elämää tai ainakaan monimutkaista elämää.
Muut tekijät, kuten nestemäinen vesi ja eksoplaneetan ilmakehän koostumus, voivat myös vaikuttaa planeetan asumiskelpoisuuteen, O'Neill toteaa. Joten voi olla mahdollista löytää elämä jostain maailmankaikkeudesta planeetalta, joka ei liiku ja tärisee kuin Maapallo.
