Тектоника плит может быть источником жизни на Земле и, возможно, на других планетах тоже

Тектоника плит всегда ассоциировалась с землетрясениями и мощными цунами с тех пор, как эта теория была впервые предложена в 1912 году метеорологом Альфредом Вегенером. За 3,2 миллиарда лет существования тектоники плит на нашей Земле, (которой 4,5 миллиарда лет), силы субдукции уничтожили целые континенты. Авторы нового исследования утверждают, что источник стольких разрушений является также источником жизни. За этими апокалиптическими событиями скрывается нечто очень важное для жизни, какой мы ее знаем: Исследователь Раджагопал Ананд утверждает, что особенности орбитального движения ранней Земли, возможно, сыграли важную роль в возникновении тектоники плит.

A 3D rendering of an alien world. Дмитрий Ларичев / iStock

 

Если мы хотим найти пригодные для жизни миры (считая их новыми Землями), нам, возможно, придется рассмотреть более широкую концепцию космического движения планет. Эта идея изложена в научной статье Ананда, которая пока не прошла рецензирование и была размещена на этой неделе в arXiv, центре "препринтов" исследований.

Тектоника плит может иметь решающее значение для формирования жизни на других планета

Тектоника земных плит зависит от массы, контраста внутренней вязкости, наличия жидкой воды и тепла, исходящего от ядра планеты. Но начальная скорость вращения, в дополнение к периодичности вращения нашей планеты по мере ее движения вокруг Солнца, имеет решающее значение для начала тектонической активности плит, считает Ананд.

"На исходные условия орбитального движения Земли существенно повлияли процессы сегрегации ядра и формирования луны, что, вероятно, привело к возникновению и сохранению тектоники плит", - говорится в статье.

При наличии контраста вязкости между слоями планеты, интенсивного источника тепла и доступности жидкой воды, движение мантии вверх и вниз (называемое мантийной конвекцией) - все это в совокупности привело к движению плит коры каменистой планеты. Однако для продолжения этого движения каменистое тело должно определенным образом вращаться вокруг своей оси и вокруг своей звезды, создавая условия, пригодные для жизни.

Что касается Земли, то ее уникальные условия движения по орбите были существенно изменены через миллионы лет после образования Солнечной системы, когда после грандиозного столкновения с другой малой планетой появилась Луна.

Иллюстрация общепринятой теории тектоники плит. Новое исследование утверждает, что эта деятельность привела к развитию жизни на Земле. (Фото iStock)

Дополнительное условие в уравнении существования жизни во Вселенной

Считается, что это столкновение ускорило скорость вращения Земли по сравнению с ее изначальной скоростью. И это, в сочетании с процессом центробежного разделения Луны, который продолжается до сих пор (в частности, приливные силы постепенно замедляют вращение Земли), имеет "далеко идущие последствия для становления тектоники плит и возникновения жизни", - пишет Ананд.

Тектоника плит обеспечивает необходимые условия для зарождения жизни - одним из них является меняющаяся кора планеты - и развития гидросферы и атмосферы.Исследователи обнаружили, что для развития тектоники плит необходимы оптимальные условия осевой и орбитальной периодичности.По крайней мере, они могли быть таковыми на Земле.  И если это так, то это возможно решение этой проблемы позволит найти необходимые условия для возникновения жизни на планетах за пределами нашей Солнечной системы.

Тектонические плиты Земли.

На Европе, Марсе и Венере отсутствуют условия для жизни в том виде, в котором мы ее знаем

Европа находится в приливном взаимодействии со своей планетой - Юпитером. Эта связь исключает развитие тектоники плит, поскольку гравитационное напряжение на луне Юпитера неравномерно. Другими словами, может оказаться, что на Европе, несмотря на ее глубокие океаны, не хватает одной из важнейших детали для эволюции органической жизни. По крайней мере, той жизни, которую мы знаем.

Марс и Венера имеют все ингредиенты для образования долгоживущих радиоактивных изотопов, что создает дополнительный источник тепла и, следовательно, конвекцию мантии. Тем не менее, обе планеты тектонически "мертвы вместе со своей застывшей мантией", говорится в исследовании. Для наших ближайших планетарных соседей все могло бы сложиться иначе, если бы орбитальные скорости и скорости вращения были приблизительно равны коэффициенту периодичности вращения. Этот показатель почти соответствует времени, которое требуется планете для перемещения на один градус по орбите вокруг Солнца.

Расширяя границы межзвездной жизни

 Период обращения Земли вокруг Солнца в 365,3 суток, и период вращения вокруг своей оси в 23 часа 56 минут (звездные сутки) способствовали созданию оптимальных условий для тектоники плит. И если мы хотим найти другие планеты за пределами нашей Солнечной системы, похожие на Землю,  возможно, стоит поискать совпадения в параметрах их орбит.

Другие величины, такие как расстояние, от Земли до Солнца, а также расстояние от нашей планеты до огромных газовых гигантов, таких как Юпитер, тоже имеют решающее значение для возникновения жизни.

Если мы хотим узнать, наверняка одиноки ли мы во Вселенной, необходимо продолжать работу над уравнением, определяющим, как, где когда могла зародиться жизнь.

Аннотация исследования:

Существование тектоники плит на Земле напрямую зависит от контраста внутренней вязкости, массы планеты, наличия жидкой воды и внутреннего источника тепла. Однако начальные условия скорости вращения и периодичности обращения Земли вокруг Солнца также имеют большое значение для возникновения тектоники плит. На начальные орбитальные условия Земли существенно повлияли диаметральные процессы сегрегации ядра и формирования Луны, что, вероятно, привело к возникновению и сохранению плитной тектоники. Изменение орбитальных условий могло привести к тому, что Земля стала развиваться практически линейно, так что периодичность вращения планеты (TP) могла приблизиться к времени, необходимому для прохождения планетой одного градуса по орбите вокруг Солнца (T1degree), то есть TP ~ T1degree. Такое оптимальное условие для осевой и орбитальной периодичностей может быть необходимым для развития тектоники плит на Земле. Эта гипотеза имеет прямое отношение к возможности развития тектоники плит и жизни на внесолнечных планетах и потенциально пригодных для жизни солнечных планетарных телах, таких как Европа и Марс.