Η λιθόσφαιρα της Γης αποτελείται από επτά μεγάλες τεκτονικές πλάκες και έναν αριθμό μικρότερων. Η θεωρία του τεκτονικές πλάκες που περιγράφει πώς κινούνται αυτές οι πλάκες είναι περίπου 50 ετών. Αλλά ποτέ δεν έγινε κατανοητό πώς αναπτύχθηκε αυτό το σύστημα και πώς το κέλυφος της Γης χωρίστηκε σε ξεχωριστές πλάκες και άρχισε να κινείται.
Τώρα μια ομάδα ερευνητών έχει μια πιθανή εξήγηση.
Στις πρώτες μέρες της, η Γη ήταν μια λιωμένη μπάλα, που κρατιόταν ζεστή από συχνές κρούσεις με άλλα σώματα στο νεαρό, χαοτικό Ηλιακό Σύστημα. Αναπόφευκτα άρχισε να κρυώνει. Φυσικά, το εξωτερικό ψύχθηκε πρώτα, σχηματίζοντας μια στερεή επιφάνεια πάνω από τον λιωμένο μανδύα. Υπάρχει κάποια επιστημονική συναίνεση σε αυτό, που δείχνει ότι ο φλοιός ήταν ένα μονολιθικό κομμάτι αρχικά και ότι ο μανδύας ήταν τουλάχιστον μερικές εκατοντάδες βαθμούς θερμότερος από τον σημερινό μανδύα.
Το βασικό ερώτημα σε αυτή την κατανόηση των πλακών της Γης είναι: τι έκανε το εξωτερικό να χωριστεί σε πλάκες;
Ένα γραφικό των μεγαλύτερων τεκτονικών πλακών της Γης. Πίστωση εικόνας: Με χάρτη: USGSDΠεριγραφή:Scott Nash – Αυτό το αρχείο προήλθε από: Tectonic plates.png, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=535201
Μια ομάδα ερευνητών πιστεύει ότι μπορεί να έχει την απάντηση. Η δουλειά τους παρουσιάζεται σε μια εργασία με τίτλο « Σπάζοντας το κέλυφος της Γης σε ένα παγκόσμιο δίκτυο πλακών. Ο αντίστοιχος συγγραφέας για την ομάδα είναι ο Δρ. Alexander Webb του Τμήματος Earth and Planetary Science & Laboratory for Space Research στο Πανεπιστήμιο του Χονγκ Κονγκ. Ο πρώτος συγγραφέας είναι ο καθηγητής Chunan Tang του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου Dalian. Η νέα εργασία δημοσιεύεται στο περιοδικό Nature Communications.
Σε αυτή την εργασία, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μαθηματικές προσομοιώσεις για να προσπαθήσουν να βρουν το ερώτημα. Η ομάδα των ερευνητών πρότεινε ότι το κέλυφος της Γης θερμάνθηκε ξανά μετά τη στερεοποίηση, προκαλώντας διαστολή και θραύση του. Κάθε μία από τις προσομοιώσεις που χρησιμοποίησε η ομάδα παρακολούθησε την πίεση και την παραμόρφωση που θα υποστεί το θερμικά διαστελλόμενο κέλυφος σε διαφορετικά σενάρια.
Η ακτίνα της Γης είναι περίπου 6371 km (3960 μίλια) και η εργασία τους έδειξε ότι το κέλυφος μπορεί να αντέξει περίπου 1 km (0,62 μίλια) διαστολών πριν σπάσει. Μόλις επεκταθεί πέρα από το 1 km, αρχίζει να σπάει, οδηγώντας στο σύστημα των πλακών που έχει τώρα η Γη.
Ένα στιγμιότυπο ενός μοντέλου από τη νέα δουλειά, που δείχνει τα τελευταία στάδια ανάπτυξης και συνένωσης ενός νέου παγκόσμιου δικτύου ρωγμών. Τα σπασίματα είναι σε μαύρο / σκιερό χρώμα και τα χρώματα δείχνουν τάσεις (το ροζ χρώμα υποδηλώνει τάση εφελκυσμού, το μπλε χρώμα υποδηλώνει πίεση συμπίεσης). Πίστωση εικόνας: Tang et al, 2020.
Τα αποτελέσματα της δουλειάς τους δεν ακούγονται αμφιλεγόμενα. ακούγονται προφανείς, ακόμη και. Το πρώιμο κέλυφος της Γης θερμάνθηκε ξανά και στη συνέχεια έσπασε σε ένα σύστημα πλακών. Αλλά στην επιφάνεια του, μοιάζει με άλλες ιδέες που έχουν απαξιωθεί. Και μερικές από αυτές τις ιδέες προτάθηκαν από κανέναν άλλον από τον Κάρολο Δαρβίνο.
Υπάρχει μια σύγκρουση ιδεών πίσω από όλη αυτή τη σκέψη και την έρευνα, και αξίζει να το κατανοήσουμε.
Κατά έναν τρόπο, η θεωρία της τεκτονικής πλακών ενοποίησε την κατανόησή μας για τις πλάκες. Αλλά πριν από αυτό, μια ποικιλία υποθέσεων χρησιμοποιήθηκαν για να εξηγήσουν τις δραστηριότητες της Γης και την κατανομή των ηπείρων και των ωκεανών. Για παράδειγμα, ο Κάρολος Δαρβίνος απέδωσε πράγματα όπως οι σεισμοί, η ανάπτυξη των βουνών και η κατανομή των χερσαίων μαζών στην επέκταση της Γης. Φαινόταν εύλογο στην επιφάνεια του, την εποχή του Δαρβίνου.
Αλλά στην εποχή μας, γνωρίζουμε ότι είναι η ραδιενεργή διάσπαση των στοιχείων στον πυρήνα της Γης που παρέχει τη θερμότητα. Με την πάροδο του χρόνου, υπάρχουν όλο και λιγότερα από αυτά τα στοιχεία λόγω αυτής της αποσύνθεσης, που σημαίνει ότι η διαδικασία παρέχει όλο και λιγότερη θερμότητα με την πάροδο του χρόνου. Τι είναι λοιπόν πιο πιθανό: θερμική διαστολή ή συστολή; Γιατί η ομάδα πίσω από αυτό το έργο δεν στοχεύει στη θερμική διαστολή;
Η απάντηση σχετίζεται με τα ηφαίστεια.
Το Haleakala, ένα γιγάντιο ηφαίστειο ασπίδας, σχηματίζει το ανατολικό προπύργιο του νησιού Maui. Στο βαθύ παρελθόν της Γης, οι περίοδοι αυξημένου ηφαιστείου θα βοηθούσαν τη Γη να κρυώσει, όπως μια ακτινοβολία που απελευθερώνει ατμό. Δημιουργία: National Geographic/Cathy Roberts
«Η απάντηση βρίσκεται στην εξέταση των σημαντικών μηχανισμών απώλειας θερμότητας που θα μπορούσαν να είχαν συμβεί κατά τις πρώτες περιόδους της Γης», είπε ο Δρ. Webb σε μια δελτίο τύπου . «Αν η ηφαιστειακή προσαγωγή, που μεταφέρει ζεστό υλικό από το βάθος στην επιφάνεια, ήταν ο κύριος τρόπος πρώιμης απώλειας θερμότητας, αυτό αλλάζει τα πάντα».
Προηγούμενη έρευνα από τον Δρ. Webb και τους συνεργάτες του έδειξε ότι αρκετή ηφαιστειακή δραστηριότητα θα μπορούσε να δημιουργήσει ένα ψυκτικό αποτέλεσμα στο κέλυφος της Γης, όπως ένα καλοριφέρ που εκτοξεύει ατμό. Καθώς το λιωμένο πέτρωμα έβγαινε στην επιφάνεια μέσω ηφαιστειακής δράσης, τελικά θα κρυώσει και θα βυθιζόταν ξανά. Καθώς βυθιζόταν, θα είχε δροσίσει την πρώιμη λιθόσφαιρα της Γης. Και δεδομένου ότι η συνολική τροχιά για τη Γη ήταν μια τροχιά ψύξης, τόσο η παραγωγή θερμότητας λόγω της ραδιενεργής αποσύνθεσης όσο και ο ηφαιστειογενής θα μειωνόταν.
Αυτό το σχήμα από τη μελέτη δείχνει την ανάπτυξη ενός παγκόσμιου συστήματος ρωγμών. Ο επάνω πίνακας των έξι εικονογραφημένων σφαιρών δείχνει τη συνολική κατανομή των μεγεθών τάσεων με την πάροδο του χρόνου, με τις αρνητικές τιμές να δείχνουν την τάση εφελκυσμού και τις θετικές τιμές να δείχνουν τη θλιπτική τάση. Το κάτω πλαίσιο των έξι σφαιρών δείχνει τη σχετική μετατόπιση. Για περισσότερες λεπτομέρειες, επισκεφθείτε τη μελέτη. Πίστωση εικόνας: Tang et al, 2020.
Σε εκείνο το σημείο, η βύθιση του παγωμένου λιθόσφαιρα θα είχε επιβραδύνει επίσης.
Τότε συμβαίνει κάτι άλλο. Δεδομένου ότι η λιθόσφαιρα είναι παγωμένη και πιο στερεή, παγιδεύει θερμότητα μεταφοράς από τον πυρήνα κάτω από αυτήν. Αυτή η θερμότητα θα έκανε τη λιθόσφαιρα να αρχίσει να διαστέλλεται ξανά και η ρωγμή θα γινόταν. Γρήγορα. Πριν το καταλάβουμε, έχουμε τεκτονικές πλάκες.
Αυτό το σχήμα από τη μελέτη δείχνει την ανάπτυξη θραύσης με την πάροδο του χρόνου σε κελύφη με διάφορα πάχη. Η ομάδα μοντελοποίησε κοχύλια με πάχη που κυμαίνονται από μόνο 20 km έως 200 km. Πίστωση εικόνας: Tang et al, 2020.
Το έχουν καταλάβει οι ερευνητές;
Στο συμπέρασμα της εργασίας τους γράφουν ότι «Τα μοντέλα σφαιρικού κελύφους μας δείχνουν πώς ένα σύστημα τεκτονικών πλακών μπορεί να εξελιχθεί από ρηχές διεργασίες». Γράφουν επίσης ότι «…η έναρξη της τεκτονικής πλακών απαιτεί η ακτινική διαστολή να είναι αρκετά μεγάλη ώστε να προκαλεί οριζόντιες τάσεις που ξεπερνούν την ισχύ της λιθόσφαιρας σε κάποιο στάδιο στο Αρχαίο».
Ποιος ξέρει αν αυτή θα είναι η τελευταία λέξη για την έναρξη της τεκτονικής των πλακών της Γης. Αλλά σε κάθε περίπτωση, αυτά τα αποτελέσματα είναι πολύ ενδιαφέροντα.
Όσο για τον Webb και τους συναδέλφους του, θα συνεχίσουν να εργάζονται. Σκοπεύουν να συνεχίσουν να αναπτύσσουν θεωρίες για να εξηγήσουν τις γεωλογικές διεργασίες της Γης.
«Μαζί», όπως λέει το δελτίο τύπου, «αυτές οι μελέτες απομακρύνουν ένα από τα μεγαλύτερα εναπομείναντα μυστήρια της Γης και της πλανητικής επιστήμης: πώς και γιατί η Γη πήγε από μια λιωμένη μπάλα στον τεκτονικό πλανήτη μας;
Πώς όντως.
Περισσότερο:
- Δελτίο τύπου: 'Εκτακτες ειδήσεις! Μια νέα ιδέα για το πώς το εξωτερικό κέλυφος της Γης έσπασε για πρώτη φορά σε τεκτονικές πλάκες
- Ερευνητική εργασία: Σπάζοντας το κέλυφος της Γης σε ένα παγκόσμιο δίκτυο πλακών
- Σύμπαν σήμερα: Φαίνεται ότι οι τεκτονικές πλακών δεν απαιτούνται για να υποστηρίξουν τη ζωή