Pladetektonik er muligvis ikke et permanent træk ved Jorden. Processen, der danner bjerge, gnister jordskælv og driver planetens kontinent til å-så-langsomt omarrangere sig, kan ende milliarder af år i fremtiden, antyder nye simuleringer.
Relateret indhold
- Forskere har afbildet basen af en tektonisk plade
- Diamanter holder hemmelighed om pladetektonik
”Vi har kendt et stykke tid, at pladetektonik kun er et af et spektrum af tektoniske tilstande, som en planet kunne være i, ” siger Craig O'Neill, en planetvidenskabsmand ved Macquarie University i Australien.
Planeter som Mars og Mercury er i det, der kaldes en stillestående lågstilstand. Disse yderste yderste skaller, kaldet lithosfæren, er for tykke til, at planetens indre kan bryde sammen og producere tektonisk aktivitet. Forskere havde antaget, at Jorden til sidst ville nå en lignende tilstand, men der mangler bevismateriale, siger O'Neill. ”Vi har bare ikke nok planeter til at kunne drage nogen reelle konklusioner fra.”
Så O'Neill og hans kolleger begyndte at modellere jordens udvikling og se, hvad fremtiden kan indeholde for vores planet. Men selv med moderne supercomputere er der ikke nok computerkraft til at simulere hele den tredimensionelle jord over hele dens historie. I stedet opbyggede gruppen en forenklet, todimensionel simulering af Jorden, der modellerer planetens udvikling fra dens dannelse for 4, 5 milliarder år siden til mere end 5 milliarder år ind i fremtiden. Selv da tog et enkelt løb tre uger, bemærker O'Neill.
Den forenklede model lader teamet afprøve forskellige udgangspunkt for den tidlige jordtemperatur, en variabel, der i øjeblikket er ukendt, fordi vi ikke har nogen klipper fra de første 500 millioner år i planetens historie. ”En af de store svagheder i [vores] forståelse af Jordens udvikling på dette tidspunkt er, at vi ikke ved, hvordan det faktisk begyndte, ” siger O'Neill.
Forskere plejede at antage, at tiltrædelsesprocessen - når små bit af det tidlige solsystem kom sammen for at danne en planet - var en ret cool proces, og at planeter først blev opvarmet, efterhånden som radioaktive elementer i det indre forfaldt.
”I disse dage tror vi, at der var meget energi indbragt under akkretionsprocessen, ” siger han. ”I har mange store kroppe, der smadrer ind i hinanden. De genererer en masse varme gennem påvirkning. ”Og kortvarige radioaktive elementer, såsom aluminium-26 og jern-60, som begge ikke længere findes i solsystemet, kan have opvarmet tingene yderligere.
Holdet fandt, at planetens starttilstand dramatisk kan påvirke dens livscyklus. Da planeten i modellen startede køligere, udviklede den hurtigt pladetektonik og mistede funktionen efter kun 10 til 15 milliarder år.
Men en varmere jord, som O'Neill mener er mere sandsynlig, resulterer i en planet, der er langsom med at udvikle pladetektonik. Det starter i en tilstand, der ligner Jupiters måne Io, der er dækket af aktive vulkaner, men har ingen tektoniske plader. Modellen viser derefter en planet, på hvilken pladetektonik tændes og slukkes i 1 til 3 milliarder år. (Dette er en tidsperiode for vores planet, hvor den geologiske registrering er plettet, og nogle geologer, inklusive O'Neill, har konkluderet, at der er en stærk sag for ispedd tektonik i løbet af denne tid. ”Det er værd at bemærke, at det ikke er helt aftalt på, ”siger han.)
Simuleringerne viser en jord, der så til sidst sænker sig ned i milliarder af år med pladetektonik, før de til sidst afkøles nok til, at det kan ende - om yderligere 5 milliarder år eller deromkring. ”På et tidspunkt, ” siger O'Neill, ”Jorden vil aftage, og at litosfæren bliver tykkere og tykkere til det punkt, hvor den er for stærk og for tyk til, at interiøret kan være i stand til at bryde den længere. ”
Forskerne rapporterer deres konklusioner i juniudgaven af fysik i jorden og planetariske interiører .
Rocks “er de bedste ting, vi er nødt til at stole på for at fortælle os om fortiden, ” siger Bradford Foley, en geodynamiker ved Carnegie Institution i Washington. Og uden dem er forskere nødt til at stole på teoretiske modeller. Men der er mange usikkerheder, der integreres i dem, bemærker Foley. F.eks. Kunne O'Neills team have fået forskellige resultater, hvis de havde brugt forskellige formler, der beskriver måder, hvormed sten dannes. Ingen af de modeller, der udvikles i dag for at beskrive planetens udvikling, er overalt tæt på den definitive, siger Foley.
Men sådanne modeller kan hjælpe med at undersøge, hvad der måske er sket på Jorden, såvel som på andre planeter i universet. Pladetektonik er vigtig for Jordens kulstofcyklus og hjælper med at regulere mængden af kuldioxid i atmosfæren. "Denne cyklus hjælper med at holde Jordens klima stabiliseret i et pænt tempereret interval, " bemærker Foley. Dette er en af grundene til, at forskere engang antog, at en planet uden pladetektonik ikke kunne være vært for liv, eller i det mindste komplekst liv.
Andre faktorer, såsom flydende vand og sammensætningen af en exoplanets atmosfære, kan også spille ind i en planets beboelighed, bemærker O'Neill. Så det kan være muligt at finde liv et sted i universet på en planet, der ikke bevæger sig og ryster som Jorden.
