Forskere foreslår et nyt koncept for dannelse af terrestriske planeter

Forskere har længe været fascineret af overfladerne på andre terrestriske legemer end Jorden, der afslører dybe ligheder under deres overfladisk forskellige vulkanske og tektoniske historier.

Et team af forskere fra NASA, Hampton University og University of Hong Kong foreslår en ny måde at forstå afkøling og overførsel af varme fra terrestriske planetariske interiører og hvordan det påvirker dannelsen af ​​de vulkanske terræn, der dominerer de stenede planeter. Baseret på den nuværende dynamik i Jupiters tidevandsopvarmede måne, Io, forskerne antager, at de geologiske historier om solsystemets terrestriske legemer, specifikt Merkur, Venus, Månen og Mars, er i overensstemmelse med en metode til tidlig planetarisk udvikling, der involverer varmeledninger. De foreslår endvidere, at køling af varmeledninger er en universel proces, der kan forklare de fælles træk, der ses på overflader af jordbaserede planeter.

Teamets resultater diskuteres i et papir, der for nylig blev offentliggjort i Earth and Planetary Science Letters .

"Vi mener, at konceptet med et varmeledningsform for planetdannelse er vigtigt og vil hjælpe med at forklare udviklingen af ​​alle stenede planeter, sagde Dr. Justin Simon, NASA Planetary Scientist, Center for Isotope Cosmochemistry and Geochronology i Astromaterials Research and Exploration Science Division ved NASAs Johnson Space Center i Houston, Texas og en af ​​papirets medforfattere. "Hvis det viser sig at være korrekt, det vil blive diskuteret sammen med teorierne om pladetektonik, planetariske 'magma -oceaner' og 'gigantiske påvirkningsteori for månens oprindelse'. "

Forskerne antager, at køling af varme-rør var involveret i udviklingen af ​​alle jordbaserede planeter, herunder den tidlige jord og repræsenterer overgangen fra magmahavet til planet-evolutionens stive låg eller pladetektoniske tilstande. Varmeledninger transporterer varme fra interiøret til overfladen via kappe-smeltning og magmastigning. De resulterende udbrud fører til global vulkansk genopblussen, hvorved ældre vulkanske lag gradvist begraves og skubbes nedad for at danne tykke, kolde og stærke mekaniske litosfærer.

Forfatterne gennemgår de observationer, der er relevante for dannelsen af ​​overfladerne på hver af de jordbaserede planeter og nuværende modeller, der er blevet foreslået for at forklare dem. De diskuterer derefter de store udestående problemer og viser, hvordan varmepipehypotesen kan løse disse på en konsekvent måde på tværs af alle planeter.

"De jordiske kroppe i vores solsystem ser anderledes ud til, at den klassiske opfattelse er, at de alle dannede forskelligt, i hvert fald hvad angår fremstilling af deres ydre skaller. Hvis vores analyse har fortjeneste, den peger i retning af en universel model for den tidlige udvikling af terrestriske planeter, på tværs af vores solsystem og videre, "sagde Dr. Alexander Webb, Lektor, University of Hong Kong.

Forfatterne bemærker, at Merkur blev genopstået globalt tidligt i sin udvikling ved vulkanudbrud, der placerede glatte sletter med få identificerbare udbrudcentre. Forfatterne konkluderer, at de geologiske observationer af planeten peger på en episode af varmeledninger, der fungerer i noget mindre end de første milliarder år af Merkurius 'udvikling. Venus 'overflade domineres også af lavaer med brede sletter, der består af talrige strømme, der strækker sig over hundredvis af kilometer ved lav skråning med få identificerbare kildestrukturer. Venus viser ikke tilstrækkelig vulkansk strømning til i øjeblikket at opleve aktiv køling af varmeledninger, men forfatterne konkluderer, at den tykke, stillestående litosfærisk låg er en relik af varmeledningsdrift, der hurtigt ophørte for flere hundrede millioner år siden.

Blandt de vigtigste overfladeegenskaber på Mars er dens store vulkaner, gamle kraterede terræner og skorpe -dikotomien mellem den forhøjede sydlige halvkugle og den deprimerede nordlige halvkugle. Det er stadig uklart, hvilke processer der var ansvarlige for dannelsen af ​​dikotomien, men forfatterne konkluderer, at en stærk gammel litosfære skabt af varmepipevulkanisme ville have hjulpet med at bevare dette gamle træk. Tilsvarende Månen skiller sig ud som en form, der dramatisk er ude af hydrostatisk ligevægt, men at bevare en ligevægtsform kræver en stærk, tidligt dannet litosfære. Forfatterne argumenterer for, at en stærk litosfære netop er den forventede adfærd hos et legeme, der oplever køling af varmeledninger.

Holdet samlede geologiske, geokemiske og geokronologiske beviser fra de terrestriske legemer i vores solsystem for at vise, at varmeledninger kan have udgjort den primære mekanisme for skorpedannelse og genopståen. Varmerørhypotesen giver en ensartet forklaring på fælles træk ved de kendte jordbaserede planeter, der ikke har gennemgået pladetektonik og bør betragtes som et vigtigt aspekt af deres udvikling.

"Udviklingen af ​​denne teori er et godt eksempel på, hvordan udforskning af vores planetariske naboer, i dette tilfælde [Jupiters måne] Io, har ført til en dybere forståelse af Jorden såvel som stenede planeter på tværs af galaksen, "sagde Dr. William Moore, professor i atmosfæriske og planetariske videnskaber, Hampton University, USA.

Varmerør bør også forekomme på stenede eksoplaneter, der kredser om andre stjerner. En planet, der er dobbelt så stor som Jordens masse, bør tage mere end dobbelt så lang tid at afkøle, fordi overfladearealet ikke vokser så hurtigt som massen. For store exoplaneter, levetiden for varmepipefunktionen kan overstige levetiden for sollignende moderstjerner, og derfor kan enhver efterfølgende pladetektonisk fase aldrig observeres. Denne undersøgelse tvinger os til at gentænke vores forventninger til, hvilke typer overflader og atmosfærer vi kan forvente, når vi udvider vores udforskning af andre solsystemer.