|
Почему Земля и Венера такие непохожие
|
|
|
|
Международная команда ученых совершила значительный прорыв в понимании тектонической эволюции планет земной группы. Используя передовые численные модели, команда впервые систематически классифицировала шесть различных планетарных тектонических режимов и выявила новый режим: "эпизодически-размытую крышку".
|
|
|
|
Исследование не только дает важнейшие ключи к пониманию происхождения тектоники плит Земли, но и предлагает надежную теоретическую основу для расшифровки загадочных геологических особенностей Венеры. Результаты были опубликованы в журнале Nature Communications. Команду возглавляли исследователи из Департамента наук о Земле и планетах Университета Гонконга (HKU), в том числе научный сотрудник Тяньян Лю, профессор Ман Хой Ли (также с физического факультета) и профессор Мок Сау-Кинг Гочун Чжао.
|
|
|
|
Шесть тектонических режимов, раскрывающих пути планетарной эволюции
|
|
|
|
Планеты земной группы демонстрируют различные тектонические режимы, связанные с крупномасштабной деформацией их поверхностных слоев и процессами, которые приводят к такой деформации. Эти режимы напрямую влияют на геологическую активность планеты, внутреннюю эволюцию, магнитное поле, состав атмосферы и даже на ее потенциал для жизни. Одна из самых непреходящих загадок в планетологии заключается в том, почему Земля демонстрирует активную тектонику плит, в то время как ее "сестра" Венера имеет совершенно иной геологический характер.
|
|
|
|
|
|
|
То, как деформируется поверхность планеты, является ключевым фактором, определяющим ее эволюцию. Например, для Марса характерен тектонически неактивный режим "застойной крышки", в результате чего поверхность в значительной степени неподвижна и на ней сохранились древние ударные кратеры.
|
|
|
|
Напротив, Земля функционирует в режиме "подвижной крышки" (тектонических плит) с сетью срединно-океанических хребтов, трансформных разломов и зон субдукции. Хотя эти границы плит приводят к возникновению геологических опасностей, таких как землетрясения и вулканизм, они помогали стабилизировать атмосферные и климатические условия Земли на протяжении миллионов и миллиардов лет, способствуя эволюции жизни.
|
|
|
|
Например, климатически активные соединения, такие как CO2 или вода, могут быть захоронены в недрах Земли при субдукции океанических отложений в результате тектоники плит, но также могут быть возвращены в атмосферу вулканами после длительного хранения в мантии, что приводит к примерно сбалансированным условиям на поверхности.
|
|
|
|
В предыдущих исследованиях предлагались дополнительные тектонические режимы, такие как "вялая крышка" или "плутонически-мягкая крышка", но взаимосвязи между этими режимами и их связь с планетами земной группы оставались неясными.
|
|
|
|
"Благодаря статистическому анализу огромного количества модельных данных мы впервые смогли количественно идентифицировать шесть тектонических режимов", - пояснил доктор Тяньян Лю, первый автор статьи. "К ним относятся подвижная крышка (как на современной Земле), неподвижная крышка (как на Марсе) и недавно обнаруженная нами "эпизодически-мягкая крышка". Этот новый режим характеризуется чередованием двух режимов активности, предлагая новый взгляд на то, как планеты переходят из неактивного состояния в активное."
|
|
|
|
Расшифровка "эффекта памяти": раскрытие тектонических особенностей планет
|
|
|
|
Основной проблемой при прогнозировании тектонической эволюции планеты был "эффект памяти", или гистерезис, когда тектоническое состояние планеты зависит не только от ее текущих условий, но и от ее долгой истории.
|
|
|
|
"Наши модели показывают, что этот "эффект памяти" не является непреодолимым", - пояснил профессор Ман Хой Ли. "Особенно на эволюционном пути, где литосфера со временем ослабевает — как в случае с Землей — переход между тектоническими режимами может быть удивительно предсказуемым. Это открытие значительно повышает прогностическую силу нашей системы".
|
|
|
|
Исследовательская группа также построила всеобъемлющую диаграмму, отображающую все шесть тектонических режимов в различных физических условиях, раскрывающую вероятные пути перехода по мере того, как планета со временем остывает.
|
|
|
|
Профессор Гочунь Чжао, который также является академиком Китайской академии наук, добавил: "Геологические данные свидетельствуют о том, что тектоническая активность на ранней Земле соответствует характеристикам нашего недавно выявленного режима. По мере того как Земля постепенно остывала, ее литосфера становилась все более склонной к разрушению под действием определенных физических механизмов, что в конечном итоге привело к современной тектонике плит. Это является ключевым элементом головоломки, объясняющим, как Земля стала пригодной для жизни планетой."
|
|
|
|
Полученные данные также дают убедительное объяснение загадочной геологии Венеры. Модели показывают, что некоторые особенности поверхности Венеры, такие как круглые "короны" шириной более 1000 км, в значительной степени соответствуют режимам "плутонически-мягкой крышки" или "эпизодически-мягкой крышки". В этих режимах магматические вторжения ослабляют крышку литосферы, что приводит к региональной прерывистой тектонической активности, в которой преобладают мантийные плюмы, а не к глобальной деформации, обусловленной границами плит.
|
|
|
|
Профессор Чжун-Хай Ли (Zhong-Hai Li) из Университета Китайской академии наук, соавтор исследования, отметил: "Интересно сравнить результаты нашей модели с геологическими наблюдениями Венеры. Это дает важные теоретические рекомендации и цели наблюдений для будущих миссий на Венеру".
|
|
|
|
Это исследование создает новую основу для классификации и понимания планетарного тектонического разнообразия, предоставляя инструменты для будущих исследований планет.
|
|
|
|
"Наши модели тесно связывают мантийную конвекцию с магматической активностью", - заключил доктор Максим Д. Балмер из Университетского колледжа Лондона, еще один соавтор исследования. "Это позволяет нам рассматривать долгую геологическую историю Земли и текущее состояние Венеры в рамках единой теоретической базы и обеспечивает важнейшую теоретическую основу для поиска потенциально пригодных для жизни аналогов Земли и суперземель за пределами нашей Солнечной системы".
|
|
|
|
Источник
|
