Međunarodni tim istraživača prvi je put razdvojio šest mogućih tektonskih sustava koji određuju kako se površine terestričkih planeta mijenjaju tijekom vremena. U tom okviru prepoznali su i novi koncept, sustav u kojem se litosfera povremeno omekšava i postaje podložna deformacijama (engl. “episodic-squishy lid”). Rezultati donose jasniji uvid u razvoj Zemljine tektonike i nude objašnjenje za neobične geološke strukture na Veneri. Studija je objavljena u časopisu Nature Communications, a vodili su je dr. Tianyang Lyu, profesor Man Hoi Lee i profesor Guochun Zhao sa Sveučilišta u Hong Kongu.
Novi pogled na evoluciju terestričkih planeta
Tektonsko oblikovanje površine ključno je za dugoročni razvoj terestričkih planeta. Ono utječe na unutarnju dinamiku, razinu geološke aktivnosti, površinsku klimu i sastav atmosfere. Zato je jedno od temeljnih pitanja planetarne znanosti zašto Zemlja ima pokretnu litosferu, dok Venera, planet slične veličine i sastava, pokazuje bitno drukčiju tektonsku evoluciju.
Mars je primjer planeta s nepokretnom litosferom. Na njegovoj se površini drevni udarni krateri zadržavaju jer nema procesa koji bi ih preoblikovali. Zemlja je potpuna suprotnost: njezina mreža oceanskih hrptova, subdukcijskih zona i transformnih rasjeda omogućuje stalno kretanje litosferskih ploča. Iako takvi procesi stvaraju potrese i vulkanizam, oni čuvaju dugoročnu ravnotežu između unutrašnjosti i atmosfere. Klimatski važne tvari, poput CO₂ i vode, mogu se unositi u Zemljinu unutrašnjost i nakon dugog zadržavanja ponovno izlaziti na površinu, što stabilizira uvjete na planetu.
U znanstvenoj literaturi ranije se spominjalo više tektonskih sustava, ali njihovi odnosi i mjesto u evoluciji terestričkih planeta bili su nejasni. Novi rad po prvi put nudi cjelovit, kvantitativno utemeljen okvir.
“Analizom velike količine simulacijskih podataka uspjeli smo jasno razlikovati svih šest sustava”, rekao je dr. Lyu. “Među njima je i naš novootkriveni sustav u kojem se izmjenjuju razdoblja smanjene i pojačane aktivnosti. Ta izmjena otvara nova pitanja o tome kako planet može postupno prijeći iz neaktivnog u aktivno stanje.”
Prevladavanje efekta pamćenja i nova slika rane Zemlje
Jedan od najvećih izazova u tumačenju tektonske evolucije terestričkih planeta jest takozvani efekt pamćenja, u kojem trenutačno tektonsko stanje ovisi i o prethodnoj povijesti planeta, a ne samo o fizikalnim uvjetima u određenom trenutku.
“Naši modeli pokazuju da taj efekt nije nepremostiva prepreka”, rekao je profesor Lee. “U scenarijima u kojima litosfera postupno slabi, što dobro opisuje ranu Zemlju, prijelazi između sustava mogu se predvidjeti znatno pouzdanije.”
Istraživači su pritom izradili dijagram koji prikazuje svih šest sustava pod različitim fizikalnim uvjetima te njihovu evoluciju tijekom dugotrajnog hlađenja planeta.
Prema profesoru Zhaou, geološki podaci s rane Zemlje dobro se uklapaju u svojstva novootkrivenog sustava. Kako se mlada Zemlja hladila, litosfera je postajala osjetljivija na pucanje i procese koji oslabljuju površinski sloj. “Takvi uvjeti postupno su otvorili put današnjoj pločastoj tektonici i pomažu objasniti zašto je Zemlja postala pogodan planet za život”, rekao je Zhao.
Modeli nude i objašnjenje za goleme kružne strukture na Veneri, takozvane korone široke više od tisuću kilometara. Njihova obilježja dobro se poklapaju s tektonskim sustavima povezanim s magmatskim prodorima, uključujući koncept “plutonic-squishy lid” te sustav u kojem se litosfera povremeno omekšava i postaje podložna deformacijama (engl. “episodic-squishy lid”). U takvim uvjetima litosfera se lokalno slabi, što omogućuje povremenu regionalnu tektonsku aktivnost potaknutu uzlaznim tokovima u plaštu, a ne djelovanjem globalnih granica ploča kao na Zemlji.
“Usporedba modela s opažanjima Venere iznimno je zanimljiva”, rekao je profesor Zhong-Hai Li, suautor sa Sveučilišta Kineske akademije znanosti. “Ti rezultati pružaju jasne teorijske smjernice i ciljeve za buduće misije.”
Studija time otvara okvir koji se može primijeniti na širok raspon terestričkih planeta, uključujući i one izvan Sunčeva sustava.
“Naši modeli povezuju strujanje u plaštu s magmatskim procesima”, rekao je dr. Maxim D. Ballmer s University College London. “To nam omogućuje da povijest Zemlje i sadašnje stanje Venere sagledamo kao dio jedinstvenog teorijskog modela. Takav pristup ključan je u potrazi za planetima koji bi mogli biti nastanjivi.”
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
