На Земле тектоника плит создает горы, вызывает цунами и образует вулканы. Перефразируя покойного биолога-эволюциониста Феодосия Добжанского, все, что касается поверхности мира, не имеет смысла, кроме как в свете этого процесса. Внешний слой Земли состоит из тектонических плит, движущихся в преднамеренном темпе. Некоторые содержат целые континенты или субконтиненты. Другие плиты лежат под океаном, ожидая, когда их втянут в перегретое ядро Земли.
Но как обстоят дела на других планетах? Испытывают ли они тектонику плит, или это явление ограничено Землей? Что ж, в этом отношении наш дом кажется уникальным. Конечно, другие планеты геологически активны, но нам еще предстоит найти подобную Земле систему тектоники плит где-либо еще во Вселенной.
Космические яблоки
Томас Уоттерс - старший научный сотрудник Национального музея авиации и космонавтики в Вашингтоне, округ Колумбия. Одним из его научных интересов является планетарная тектоника. В электронном письме он говорит, что, хотя у Земли есть по крайней мере 15 движущихся плит, все данные свидетельствуют о том, что Меркурий - планета с одной плитой.
Это означает, что поверхность Меркурия не может подвергаться тектонике плит, какой мы ее знаем. На Земле отдельные плиты расходятся, сталкиваются лоб в лоб или трутся друг о друга. На самом деле мы не видим, чтобы подобные вещи происходили на Меркурии, потому что на планете есть только одна пластина, с которой можно работать. Тем не менее, его кора не совсем инертна. Глубоко под поверхностью Меркурий остывает. Падение подповерхностной температуры заставляет ядро планеты сжиматься, и кора отвечает тем же.
Верно, ребята: Меркурий сжимается.
«Корка должна приспособиться к этому уменьшению [в объеме]», - говорит Уоттерс. И это так. По мере того, как планета становится меньше, одинокая пластина Меркурия сминается. Если бы вы отправились в поход по поверхности, вы бы столкнулись с высокими скалами и вытянутыми долинами. По словам Уоттерса, эти особенности «образованы надвигами, когда материалы земной коры сталкиваются друг с другом, ломаются, и одна часть земной коры надвигается вверх и над другой». Подобные разломы можно найти и на Земле, особенно в местах схождения двух плит.
Уоттерс был ведущим автором статьи 2016 года о некоторых уступах Меркурия, которые представляют собой ступенчатые хребты, образованные разломами. Тем, кого рассмотрела его команда, по-видимому, меньше 50 миллионов лет, что делает их довольно молодыми по геологическим меркам. Их возраст указывает на то, что Меркурий все еще испытывает движение земной коры.
Одним из соавторов этой статьи был астроном из Колорадо Кларк Р. Чепмен. Он сравнивает планету с засохшим плодом. «Кора Меркурия сильно уменьшилась и, скорее всего, продолжает сжиматься, потому что внутренняя часть остывает и сжимается», - объясняет Чепмен по электронной почте.«Грубым аналогом может быть кожура яблока: по мере того, как внутренняя часть яблока постепенно высыхает и сжимается, кожа яблока становится морщинистой». Этот же процесс разворачивается ближе к дому. Как и Меркурий, Луна Земли представляет собой однопластинчатое тело, которое теперь сжимается по мере охлаждения ядра.
Марс и Венера
Марсианский пейзаж должен быть просто завораживающим. Красная планета содержит самый большой вулкан Солнечной системы вместе с самым большим каньоном. Ученые назвали последнюю «Долина Маринер». При длине 1 864 мили (3 000 километров) и ширине 372 мили (600 километров) самые большие каньоны Земли выглядят как трещины в бетонной дороге.
Марс также примечателен своей так называемой дихотомией земной коры: кора южного полушария имеет среднюю толщину 36 миль (58 километров). Тем не менее, в северном полушарии - опять же, в среднем - всего 20 миль (32 километра) в толщину. Уоттерс говорит, что этот «контраст в топографии» напоминает различия «между земными континентами и океанскими бассейнами»."
Может ли такое несоответствие быть результатом тектоники плит? Ан Инь, профессор геологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, написал несколько статей о поверхности Марса. В 2012 году он предположил, что марсианское плато под названием Подъем Фарис могло быть образовано зоной субдукции - местом, где одна плита погружается под другую. В том же году он упомянул Долину Маринер как возможную границу между двумя плитами.
«Это гипотезы, подкрепленные тем, что мы знаем, - говорит Инь по электронной почте, - но, поскольку в ближайшие пару десятилетий поступит больше данных, все может измениться». На данный момент он придерживается мнения, что Марс имеет примитивную форму тектоники плит. Однако, даже если это правда, у Марса не так много пластин. Кроме того, активность плит на красной планете, по-видимому, развивается гораздо медленнее, чем на Земле.
Теперь давайте перейдем к одному из наших небесных соседей, не так ли? Газообразная атмосфера Венеры затрудняет исследование этой планеты. Тем не менее, мы узнали кое-что о его поверхности. «Существующая кора Венеры относительно молода, - говорит Уоттерс. Судя по некоторым кратерам, оставленным метеоритами, его современной поверхности не более 1 миллиарда лет.
Возраст - это еще не все. Как и у Земли, у Венеры есть свои хребты, разломы и (возможно, действующие) вулканы. В исследовании 2017 года утверждалось, что Венера во многом обязана своей топографией доисторическим плюмам мантии. Это столбы расплавленной породы, которые иногда достигают коры планеты. Когда они это делают, они часто создают «горячую точку» вулканической активности. Здесь, на Земле, лава, выпущенная мантийными шлейфами, создала Гавайские острова, а также Исландию.
Теоретически вулканический материал, выпущенный горячими точками, может объяснить наличие корон: больших структур овальной формы, обнаруженных на поверхности Венеры. Плюмы, возможно, даже привели к образованию неортодоксальных зон субдукции вокруг краев короны. Не совсем тектоника плит, но все же довольно аккуратно.
Интересно
Некоторые ученые считают, что наличие тектоники плит может быть предпосылкой для жизни. Как мы уже говорили, плиты имеют тенденцию способствовать извержениям вулканов, которые выбрасывают углекислый газ в атмосферу. Такие выбросы помогают поддерживать температуру Земли приятной и стабильной. И это только одно из преимуществ, которые они приносят организмам. Кто знает? Земля - единственная планета, на которой, как известно, есть жизнь. Возможно, его аномальный тектонический состав является одной из причин этого.
Часто задаваемые вопросы о тектонических плитах
Какой была бы Земля без тектоники плит?
Если бы не было тектоники плит, Земля была бы намного горячее, а поверхность была бы покрыта толстым слоем магмы. В конце концов, на планете не осталось бы жизни.
Какая единственная планета с активной тектоникой плит?
Земля - единственная известная планета с активной тектоникой плит.
Почему на Земле существует только тектоника плит?
Причины, по которым тектоника плит уникальна для Земли, не совсем ясны. Однако считается, что наличие свободной поверхностной воды является фактором.
Является ли Земля единственной планетой, на которой происходят землетрясения?
Землетрясения на Земле вызваны главным образом движением тектонических плит. Луна и Марс тоже испытывают землетрясения, но они вызваны разными факторами.