Platentektoniek is mogelijk geen permanent kenmerk van de aarde. Het proces dat bergen vormt, aardbevingen aanwakkert en de continenten van de planeet ertoe drijft zichzelf zo langzaam te herschikken, zou in de toekomst miljarden jaren kunnen eindigen, suggereren nieuwe simulaties.
gerelateerde inhoud
- Wetenschappers hebben de basis van een tektonische plaat afgebeeld
- Diamanten houden geheim over platentektoniek
"We weten al een tijdje dat platentektoniek slechts een deel is van een spectrum van tektonische toestanden waarin een planeet zou kunnen zitten", zegt Craig O'Neill, een planetaire wetenschapper aan de Macquarie University in Australië.
Planeten zoals Mars en Mercurius bevinden zich in een zogenaamde stagnerende ooglidstatus. De buitenste schil, de lithosfeer genoemd, van deze planeten is te dik voor het inwendige van de planeet om te breken en tektonische activiteit te produceren. Wetenschappers hadden aangenomen dat de aarde uiteindelijk een vergelijkbare toestand zou bereiken, maar er is geen bewijs, zegt O'Neill. "We hebben gewoon niet genoeg planeten om echt conclusies uit te trekken."
Dus gingen O'Neill en zijn collega's de evolutie van de aarde modelleren en kijken wat de toekomst voor onze planeet zou kunnen betekenen. Maar zelfs met moderne supercomputers is er niet genoeg rekenkracht om de hele driedimensionale aarde over zijn hele geschiedenis te simuleren. In plaats daarvan bouwde de groep een vereenvoudigde, tweedimensionale simulatie van de aarde die de evolutie van de planeet modelleert van 4, 5 miljard jaar geleden tot meer dan 5 miljard jaar in de toekomst. Zelfs toen duurde een enkele run 3 weken, merkt O'Neill op.
Het vereenvoudigde model liet het team verschillende startpunten uitproberen voor de vroege temperatuur van de aarde, een variabele die momenteel onbekend is omdat we geen rotsen hebben uit de eerste 500 miljoen jaar van de geschiedenis van de planeet. "Een van de grote tekortkomingen in [ons] begrip van de evolutie van de aarde op dit punt is dat we niet weten hoe het eigenlijk begon, " zegt O'Neill.
Vroeger gingen wetenschappers ervan uit dat het proces van aangroei - toen kleine stukjes van het vroege zonnestelsel samenvloeiden om een planeet te vormen - een tamelijk koel proces was, en dat planeten pas later opwarmden als radioactieve elementen in het interieur vervielen.
"Tegenwoordig denken we dat er behoorlijk wat energie is binnengebracht tijdens het aangroeiproces", zegt hij. “Je hebt veel grote lichamen die tegen elkaar botsen. Ze genereren veel warmte door stoten. ”En radioactieve elementen met een korte levensduur, zoals aluminium-26 en ijzer-60, die beide niet meer in het zonnestelsel te vinden zijn, kunnen de zaken nog verder hebben verhit.
Het team ontdekte dat de starttoestand van de planeet zijn levenscyclus dramatisch kan beïnvloeden. Toen de planeet in het model koeler begon, ontwikkelde deze snel plaattektoniek, waardoor de functie na slechts 10 tot 15 miljard jaar verloren ging.
Maar een hetere aarde, waarvan O'Neill denkt dat het waarschijnlijker is, resulteert in een planeet die langzaam tektoniek ontwikkelt. Het begint in een staat vergelijkbaar met Jupiter's maan Io, die bedekt is met actieve vulkanen maar geen tektonische platen heeft. Het model toont vervolgens een planeet waarop platentektoniek 1 tot 3 miljard jaar in- en uitschakelt. (Dit is een tijdsperiode voor onze planeet waarvoor het geologische dossier onregelmatig is en sommige geologen, waaronder O'Neill, hebben geconcludeerd dat er in deze periode een sterke reden is voor afgewisselde tektoniek. op, "zegt hij.)
De simulaties laten een aarde zien die zich uiteindelijk vestigt in miljarden jaren platentektoniek voordat ze uiteindelijk voldoende afkoelt om te eindigen - in nog zo'n 5 miljard jaar. "Op een gegeven moment, " zegt O'Neill, "zal de aarde vertragen en die lithosfeer wordt dikker en dikker tot het punt waar het te sterk en te dik is voor het interieur om het niet meer te kunnen breken. ”
De onderzoekers rapporteren hun bevindingen in het juni nummer van Physics of the Earth and Planetary Interiors .
Rocks "zijn de beste dingen waarop we moeten vertrouwen om ons over het verleden te vertellen", zegt Bradford Foley, een geodynamicus bij het Carnegie Institution of Washington. En zonder hen moeten wetenschappers vertrouwen op theoretische modellen. Maar er zijn veel onzekerheden die erin worden verwerkt, merkt Foley op. Het team van O'Neill had bijvoorbeeld verschillende resultaten kunnen krijgen als ze verschillende formules hadden gebruikt die beschrijven hoe gesteenten worden gevormd. Geen van de modellen die vandaag worden ontwikkeld om de evolutie van de planeet te beschrijven, zijn vrijwel in de buurt van definitief, zegt Foley.
Maar dergelijke modellen kunnen helpen om te onderzoeken wat er op aarde zou kunnen zijn gebeurd, evenals op andere planeten in het universum. Platentektoniek is belangrijk voor de koolstofcyclus van de aarde en helpt de hoeveelheid koolstofdioxide in de atmosfeer te reguleren. "Deze cyclus helpt om het klimaat op aarde gestabiliseerd te houden binnen een mooi gematigd bereik, " merkt Foley op. Dit is een van de redenen dat wetenschappers ooit aannamen dat een planeet zonder plaattektoniek geen leven kon bieden, of op zijn minst een complex leven.
Andere factoren, zoals vloeibaar water en de samenstelling van de atmosfeer van een exoplaneet, kunnen ook de bewoonbaarheid van een planeet beïnvloeden, merkt O'Neill op. Dus het is misschien mogelijk om ergens in het universum leven te vinden op een planeet die niet beweegt en schudt zoals de aarde.
