Scienty

Анализ данных моделирования с использованием статистических методов позволил ученым определить шесть тектонических режимов, пять из которых уже были известны. Новый режим, предложенный исследователями, позволяет объяснить тектонические процессы на ранней Земле и на современной Венере.

Фото: img.freepik.com

Планеты земной группы – Меркурий, Венера, Земля и Марс – имеют схожий химический состав и строение, однако отличаются по особенностям поведения их коры. Процессы, происходящие в этой твердой оболочке, оказывают значительное влияние на эволюцию внутренних слоев, геологическую активность, изменения магнитного поля и состав атмосферы. Соответственно, они определяют и возможность существования жизни на планете.

В ходе недавнего исследования международная группа ученых, работающая под руководством специалистов из Департамента наук о Земле и планетах Гонконгского университета (Китай), с помощью моделирования определила шесть типов тектонических режимов: мобильный (подобный земному), малоподвижный, эпизодический, плутонический-малоподвижный, стационарный (характерный для Марса) и эпизодически-малоподвижный. Пять из этих режимов были известны науке ранее.

Используя статистический анализ данных, полученных в ходе многократного двухмерного моделирования конвекции мантии и расслоения недр в планетах, исследователи выявили эти режимы. Во всех случаях моделирование «планеты» проводилось до достижения ею возраста в 10 миллиардов лет, пока ее тектонические процессы не стали статистически стабильными. Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

В условиях мобильности, как у Земли, кора, толщиной от 20 до 200 километров, разделена на литосферные плиты, характеризующиеся значительной скоростью перемещения. В случае застывшего режима отсутствует как плитотектоническая структура, так и связанное с ней движение, при этом толщина коры превышает 200 километров.

Иногда планета переходит из активного состояния в состояние покоя. Фазы стабильности могут занимать от сотен миллионов до нескольких миллиардов лет, в то время как периоды движения и значительной сдвижки тектонических плит длятся не дольше 300 миллионов лет.

В условиях низкой активности поверхность местами испытывает деформации, но в целом остается практически неподвижной. Мантия посредством конвекционных процессов осуществляет переработку коры из-под нее, однако литосферные плиты не опускаются вглубь постепенно, как это происходит на Земле. В плутонически-малоподвижном режиме периоды стабильности сменяются фазами умеренной подвижности. Заслуживает внимания тот факт, что в данном режиме плиты не погружаются постепенно в мантию, а от них отделяются фрагменты.

Новый, эпизодически-малоподвижный режим также включает две фазы: мобильную и плутонически-малоподвижную. Мобильная фаза длится не дольше 500 миллионов лет и охватывает не всю поверхность, а лишь отдельные регионы.

Периодические периоды малоподвижности способны объяснить расхождения в представлениях о геологическом развитии Земли, поскольку в таких условиях подвижность проявлялась неоднократно. Литосферные плиты эпизодически начинали двигаться, а затем вновь замедлялись. С каждым подобным циклом внешний слой планеты становился всё менее устойчивым, тектоническая активность усиливалась, и в конечном итоге наступил современный мобильный режим.

По всей видимости, сегодня Венера находится в режиме, характеризующемся эпизодическим отсутствием подвижности. Возникает вопрос, почему это не привело к ее активизации? Авторы научной работы полагают, что причиной является высокая внутренняя температура, которая приводит к тому, что многие трещины, формирующиеся в подвижной зоне, успевают «сгладиться». Состояние внешней оболочки остается стабильным, поэтому тектонические процессы не усиливаются.

«Мы считаем, что конвекционные процессы в мантии напрямую влияют на магматическую активность. Такой подход позволяет в рамках единой теоретической модели исследовать как древнюю геологическую историю Земли, так и нынешнее состояние Венеры, предоставляя нам значительную теоретическую основу для поиска внесолнечных планет, схожих с Землей и суперземель, за пределами нашей Солнечной системы», — подытожил соавтор исследования Максим Балмер, специалист по геодинамике, доцент из Университетского колледжа Лондона (Великобритания).