В юности Земля много курила

Земля всегда старалась на публику. Да, другие каменные планеты тоже выросли как личности, но кроме Земли, никто не добился такого внимания. Она собрала специальный набор аксессуаров, которые сделали ее привлекательной для жизни: огромные океаны, защитный магнитный щит и богатая кислородом атмосфера.

Она вырастила тектонические плиты, которые производят новые сегменты коры в некоторых местах и запихивают старые обратно в горячую мантию, образуя горы и смещая континенты. Это охладило Землю по мере ее взросления — и сильно повлияло на эволюцию миллиардов ее преданных жителей. Но на протяжении долгого времени никто не мог понять, как Земля сформировала свою тектонику, и все доказательства были похоронены под землей.

Потом появилась Ио. Небольшой спутник Юпитера покрыт действующими вулканами, которые переносят тепло изнутри на поверхность без тектонических плит. Этот процесс может быть ключом к тому, как юная Земля нарастила жесткую наружную оболочку, а затем разбила ее на подвижные части.

Вулканическая сантехника

«В самом начале Земля была чем-то вроде океана магмы. Все планеты, по-видимому, прошли через такой процесс», — говорит Уильям Мур из Университета Гэмптона в Вирджинии. — «Как же Земля образовалась из этого? Сразу к тектоническим плитам или были периоды чего-то еще?».

Ио может дать ответ. Крошечная луна теряет свое тепло через тепловые трубы, системы вулканической сантехники, которые выводят горячую магму на поверхность через относительно узкие каналы. Лава остывает по мере распространения, образуя новый слой коры, который позже покрывается свежими извержениями. Со временем тепловые трубы создадут толстый слой верхней коры, которая на Ио достаточно прочна, чтобы выдерживать горы высотой более чем в 20 километров.

Мур и его коллега Александер Уэбб из Университета штата Луизианы в Батон-Руж попытались воссоздать иоподобные тепловые трубы на ранней Земле, чтобы взглянуть на то, какие породы были созданы и как вела бы себя кора по мере того, как планета охлаждалась. Они сравнили результаты с древнейшими известными породами на Земле, включая бриллианты возрастом 3 миллиарда лет и цирконий возрастом 4,3 миллиарда лет, которые хранят признаки того, что материал выветривался на поверхности, а потом попал глубоко под землю и кристаллизовался.

Дымящие суперземли

Ученые обнаружили достаточно связей, чтобы предположить, что около 3,2 миллиарда лет назад Земля испускала избыточное тепло через тепловые трубки, как Ио, которые были разбросаны в нескольких регионах. В конце концов, Земля остыла достаточно, чтобы тепловые трубы закрылись, и горячая мантия оказалась в ловушке под корой.

«В итоге давление крышки преодолевается за счет увеличения напряжения под ней, крышка трескается и начинается передвижение тектонических плит», — говорит Мур.

«Думаю, что идея в целом верная», — говорит Уильям Маккиннон из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, Миссури. — «Механизм тепловых труб очевидно управляет вулканами Ио и ее горообразованием. Думаю, что ранняя Земля обладала схожим механизмом еще на стадии магматического океана».

Может ли Ио охладиться когда-нибудь до такой степени, что тектонические плиты покроют ее целиком, как Землю? Наверное, нет, считает Мур. Скалистые луны в конечном счете остывают достаточно, чтобы прекратить работу тепловых труб, но недостаточно, чтобы сломать собственную оболочку.

Но скалистые экзопланеты размером более чем в два раза нашей планеты могут оставаться долгое время в фазе Ио, поскольку им нужно больше времени, чтобы остыть. Самые крупные суперземли могут находиться в режиме поддержки тепловых труб на протяжении всей жизни родительской звезды.

А в далеком будущем нас ждет смена полюсов.