Γιατί ο ραγισμένος φλοιός της Γης μπορεί να είναι απαραίτητος για τη ζωή
Από απόσταση, δεν είναι προφανές ότι η Γη είναι γεμάτη ζωή. Πρέπει να πλησιάσεις αρκετά για να δεις τα μεγαλύτερα δάση και ακόμα πιο κοντά για να δεις το έργο των ανθρώπων, πόσο μάλλον των μικροβίων. Αλλά ακόμη και από το διάστημα, ο ίδιος ο πλανήτης φαίνεται ζωντανός. Η ξηρά του χωρίζεται σε επτά ηπείρους, οι οποίες χωρίζονται από τεράστια νερά. Κάτω από αυτούς τους ωκεανούς, στα αόρατα βάθη του πλανήτη μας, τα πράγματα είναι ακόμα πιο ζωντανά. Η Γη μασάει τον εαυτό της, λιώνει και ανανεώνεται.
Δώδεκα ψυχρές, άκαμπτες πλάκες γλιστρούν αργά και γλιστρούν πάνω στον καυτό εσωτερικό μανδύα της Γης, βουτώντας η μία κάτω από την άλλη και περιστασιακά συγκρούονται. Αυτή η διαδικασία της τεκτονικής πλακών είναι ένα από τα καθοριστικά χαρακτηριστικά της Γης. Οι άνθρωποι το βιώνουν κυρίως μέσω σεισμών και, σπανιότερα, ηφαιστείων. Η λάβα που εκτοξεύεται αυτήν τη στιγμή από τις αυλές στη Χαβάη — αποτέλεσμα ενός θερμού σημείου με βαθύ μανδύα — σχετίζεται με την τεκτονική δραστηριότητα.
Αλλά υπάρχουν περισσότερα στην τεκτονική πλάκα από τους σεισμούς και τις εκρήξεις. Ένα κύμα νέας έρευνας υπονοεί όλο και περισσότερο ότι οι εξωτερικές κινήσεις της Γης μπορεί να είναι ζωτικής σημασίας για το άλλο καθοριστικό χαρακτηριστικό της:τη ζωή. Το γεγονός ότι η Γη έχει έναν κινούμενο εξωτερικό φλοιό που μεταμορφώνεται μπορεί να είναι ο κύριος λόγος για τον οποίο η Γη είναι τόσο ζωντανή και γιατί κανένας άλλος πλανήτης δεν μπορεί να συγκριθεί με την αφθονία του.
«Η κατανόηση της τεκτονικής πλακών είναι ένα σημαντικό κλειδί για την κατανόηση του δικού μας πλανήτη και της κατοικησιμότητας του. Πώς μπορείτε να φτιάξετε έναν κατοικήσιμο πλανήτη και στη συνέχεια να διατηρήσετε τη ζωή σε αυτόν για δισεκατομμύρια χρόνια;» είπε η Κάθριν Χάντινγκτον, γεωλόγος στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον. «Η τεκτονική των πλακών είναι αυτή που διαμορφώνει την ατμόσφαιρά μας στα μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα. Αυτό το χρειάζεσαι για να μπορείς να κρατάς το νερό εδώ, να το διατηρείς ζεστό, να συνεχίζεις τη ζωή».
Τα τελευταία χρόνια, οι γεωλόγοι και οι αστροβιολόγοι έχουν συνδέσει όλο και περισσότερο την τεκτονική των πλακών με οτιδήποτε άλλο κάνει τη Γη μοναδική. Έχουν δείξει ότι η ατμόσφαιρα της Γης οφείλει τη μακροζωία της, τα συστατικά της και την απίστευτα σταθερή θερμοκρασία που μοιάζει με Χρυσόχρυσο - όχι πολύ ζεστή, αλλά όχι πολύ κρύα - στην ανακύκλωση του φλοιού της. Οι ωκεανοί της Γης μπορεί να μην υπάρχουν αν το νερό δεν απορροφούνταν περιοδικά από τον μανδύα του πλανήτη και στη συνέχεια δεν απελευθερώνονταν. Χωρίς τεκτονικές πλάκες να οδηγήσουν τη δημιουργία ακτογραμμών και την κίνηση των παλίρροιων, οι ωκεανοί μπορεί να είναι άγονοι, με ζωογόνα θρεπτικά συστατικά να υποβιβάζονται για πάντα στα στυγικά βάθη. Εάν η τεκτονική πλάκας δεν ανάγκαζε τις πλάκες βράχου να βουτήξουν η μία κάτω από την άλλη και να επιστρέψουν στη Γη, μια διαδικασία που ονομάζεται καταβύθιση, τότε ο πυθμένας της θάλασσας θα ήταν εντελώς παγωμένος και χωρίς ενδιαφέρουσα χημεία, πράγμα που σημαίνει ότι η ζωή δεν θα μπορούσε ποτέ να είχε επικρατήσει εξαρχής. Ορισμένοι ερευνητές πιστεύουν ακόμη ότι χωρίς την κίνηση των ηπείρων, η ζωή μπορεί να μην είχε εξελιχθεί σε περίπλοκες μορφές.
Το 2015, ο James Dohm και ο Shigenori Maruyama του Ινστιτούτου Τεχνολογίας του Τόκιο επινόησαν έναν νέο όρο για αυτήν την αλληλεξάρτηση:την Κατοικήσιμη Τριάδα. Η φράση περιγράφει έναν πλανήτη με άφθονο νερό, μια ατμόσφαιρα και μια ξηρά — όλα αυτά ανταλλάσσουν και κυκλοφορούν υλικό — ως προϋπόθεση για τη ζωή.
Ωστόσο, η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η τεκτονική των πλακών επηρεάζει την εξέλιξη - και εάν είναι απαραίτητο συστατικό σε αυτή τη διαδικασία - εξαρτάται από την εύρεση απαντήσεων σε μερικά από τα πιο καυτά ερωτήματα στη γεωεπιστήμη:πώς και πότε άρχισαν να κινούνται οι πλάκες. Το να καταλάβουμε γιατί αυτός ο πλανήτης έχει κινητό φλοιό θα μπορούσε να πει στους γεωλόγους περισσότερα όχι μόνο για αυτόν τον πλανήτη, αλλά για όλους τους πλανήτες ή τα φεγγάρια με συμπαγείς επιφάνειες, καθώς και για το αν θα μπορούσαν να έχουν ζωή επίσης.
Από βουνά σε χαρακώματα
Το 2012, ο σκηνοθέτης Τζέιμς Κάμερον έγινε ο πρώτος άνθρωπος που βούτηξε μόνος του μέχρι το βαθύτερο βράχο της Γης. Έπεσε 35.756 πόδια κάτω από την επιφάνεια του ωκεανού στο Challenger Deep, μια κοίλωμα μέσα στην τάφρο Mariana, η ίδια μια πολύ μεγαλύτερη γούρνα στη διασταύρωση δύο τεκτονικών πλακών. Ο Κάμερον συνέλεξε δείγματα σε όλη την τάφρο, συμπεριλαμβανομένων ενδείξεων ότι η ζωή ευδοκιμούσε στις ραφές του πλανήτη μας.
Καθώς η πλάκα του Ειρηνικού σύρεται προς τα κάτω στον μανδύα της Γης, θερμαίνεται και απελευθερώνει νερό που έχει παγιδευτεί μέσα στο βράχο. Σε μια διαδικασία που ονομάζεται σερπεντινοποίηση, το νερό βγαίνει από την πλάκα και μεταμορφώνει τις φυσικές ιδιότητες του άνω μανδύα. Αυτός ο μετασχηματισμός επιτρέπει στο μεθάνιο και σε άλλες ενώσεις να διεισδύσουν από τον μανδύα μέσω θερμών πηγών στον κατά τα άλλα παγωμένο βυθό του ωκεανού.
Παρόμοιες διεργασίες στην πρώιμη Γη θα μπορούσαν να έχουν προμηθεύσει τα ακατέργαστα συστατικά για το μεταβολισμό, που μπορεί να οδήγησαν στη δημιουργία των πρώτων αναπαραγόμενων κυττάρων. Ο Κάμερον έφερε αποδεικτικά στοιχεία για τους σύγχρονους απογόνους τέτοιων κυττάρων:μικροβιακά χαλάκια, μάζες μικροβίων που ευδοκιμούν κάτω από σχεδόν επτά μίλια νερού, όπου το φως του ήλιου δεν μπορεί να διεισδύσει και η πίεση είναι μεγαλύτερη από 1.000 φορές εκείνη της στάθμης της θάλασσας.
«Είναι πραγματικά συναρπαστικό, γιατί συνδέει την τεκτονική των πλακών με τη ζωή», δήλωσε ο Keith Klepeis, γεωλόγος στο Πανεπιστήμιο του Βερμόντ. «Μας δίνει ιδέες για το τι πρέπει να αναζητήσουμε αλλού στο ηλιακό σύστημα. Μας δίνει μια ιδέα για το τι θα μπορούσε να ήταν η πρώιμη ζωή στη Γη.”
Η κατάδυση του Κάμερον που σημείωσε ρεκόρ δεν ήταν η μόνη αποστολή που απέδειξε μια σύνδεση μεταξύ της τεκτονικής των πλακών και της ζωής των ωκεανών. Η πρόσφατη έρευνα συνδέει την τεκτονική δραστηριότητα των πλακών με την έκρηξη της εξέλιξης που ονομάζεται έκρηξη της Κάμβριας, πριν από 541 εκατομμύρια χρόνια, όταν εμφανίστηκε μια εκπληκτική σειρά από νέα, πολύπλοκη ζωή.
Τον Δεκέμβριο του 2015, ερευνητές στην Αυστραλία δημοσίευσαν μια μελέτη με περίπου 300 πυρήνες γεωτρήσεων από τοποθεσίες στον πυθμένα της θάλασσας σε όλο τον κόσμο, μερικά από τα οποία περιείχαν δείγματα ηλικίας 700 εκατομμυρίων ετών. Μέτρησαν τον φώσφορο καθώς και ιχνοστοιχεία όπως ο χαλκός, ο ψευδάργυρος, το σελήνιο και το κοβάλτιο - θρεπτικά συστατικά που είναι απαραίτητα για όλη τη ζωή. Όταν αυτά τα θρεπτικά συστατικά είναι άφθονα στους ωκεανούς, μπορούν να πυροδοτήσουν την ταχεία ανάπτυξη του πλαγκτού. Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον Ross Large του Πανεπιστημίου της Τασμανίας, έδειξαν ότι αυτά τα στοιχεία αυξήθηκαν σε συγκέντρωση κατά μια τάξη μεγέθους περίπου πριν από 560 έως 550 εκατομμύρια χρόνια.
Ο Large και η ομάδα του υποστηρίζουν ότι η τεκτονική πλακών οδήγησε αυτή τη διαδικασία. Τα βουνά σχηματίζονται όταν οι ηπειρωτικές πλάκες συγκρούονται και σπρώχνουν τους βράχους προς τον ουρανό, όπου μπορεί να χτυπηθούν πιο εύκολα από τη βροχή. Στη συνέχεια, οι καιρικές συνθήκες διοχετεύουν αργά θρεπτικά συστατικά από τα βουνά στους ωκεανούς.
Ίσως πιο περίεργο, ο Large και οι συνάδελφοί του διαπίστωσαν επίσης ότι αυτά τα στοιχεία ήταν χαμηλής αφθονίας κατά τις πιο πρόσφατες περιόδους - και ότι αυτές οι περίοδοι συνέπεσαν με μαζικές εξαφανίσεις. Αυτές οι φτωχές σε θρεπτικά συστατικά περίοδοι συνέβησαν όταν ο φώσφορος και τα ιχνοστοιχεία καταναλώνονταν από τη Γη πιο γρήγορα από ό,τι μπορούσαν να αναπληρωθούν, είπε ο Large.
Η τεκτονική δραστηριότητα παίζει επίσης ουσιαστικό ρόλο στη διατήρηση της μακροπρόθεσμης σταθερότητας του θερμοστάτη της Γης. Εξετάστε την περίπτωση του διοξειδίου του άνθρακα. Ένας πλανήτης με πάρα πολύ διοξείδιο του άνθρακα θα μπορούσε να καταλήξει σαν την Αφροδίτη, μια πλανητική υψικάμινο. Η δραστηριότητα των πλακών στη Γη βοήθησε στη ρύθμιση του επιπέδου του διοξειδίου του άνθρακα κατά τη διάρκεια των αιώνων.
Οι ίδιες καιρικές συνθήκες που έλκουν θρεπτικά συστατικά από τις βουνοκορφές στους ωκεανούς συμβάλλει επίσης στην απομάκρυνση του διοξειδίου του άνθρακα από την ατμόσφαιρα. Το πρώτο βήμα αυτής της διαδικασίας συμβαίνει όταν το διοξείδιο του άνθρακα της ατμόσφαιρας ενώνεται με το νερό για να σχηματίσει ανθρακικό οξύ — μια ένωση που βοηθά στη διάλυση των πετρωμάτων και στην επιτάχυνση της διαδικασίας της καιρικής διάβρωσης. Η βροχή φέρνει τόσο ανθρακικό οξύ όσο και ασβέστιο από τα διαλυμένα πετρώματα στον ωκεανό. Το διοξείδιο του άνθρακα διαλύεται επίσης απευθείας στον ωκεανό, όπου συνδυάζεται με το ανθρακικό οξύ και το διαλυμένο ασβέστιο για να δημιουργήσει ασβεστόλιθο, ο οποίος πέφτει στον πυθμένα του ωκεανού. Τελικά, σε ασύλληπτους αιώνες, το διοξείδιο του άνθρακα καταπίνεται από τον μανδύα.
«Αυτό είναι κάτι που ρυθμίζει το CO2 στην ατμόσφαιρα σε μεγάλα χρονικά διαστήματα», είπε ο Χάντινγκτον.
Η τεκτονική των πλακών μπορεί ακόμη και να είναι υπεύθυνη για ένα άλλο ατμοσφαιρικό συστατικό, και αναμφισβήτητα το πιο σημαντικό:το οξυγόνο.
2 ολόκληρα δισεκατομμύρια χρόνια πριν από την έκρηξη της Κάμβριας, πίσω στον αρχαίο αιώνα, η Γη δεν είχε σχεδόν καθόλου από τον αέρα που αναπνέουμε τώρα. Τα φύκια είχαν αρχίσει να χρησιμοποιούν φωτοσύνθεση για την παραγωγή οξυγόνου, αλλά μεγάλο μέρος αυτού του οξυγόνου καταναλώθηκε από πετρώματα πλούσια σε σίδηρο που χρησιμοποιούσαν το οξυγόνο για να δημιουργήσουν σκουριά.
Σύμφωνα με έρευνα που δημοσιεύθηκε το 2016, η τεκτονική πλάκας ξεκίνησε μια διαδικασία δύο σταδίων που οδήγησε σε υψηλότερα επίπεδα οξυγόνου. Στο πρώτο βήμα, η καταβύθιση αναγκάζει τον μανδύα της Γης να αλλάξει και να παράγει δύο τύπους φλοιού - ωκεάνιο και ηπειρωτικό. Η ηπειρωτική έκδοση έχει λιγότερα πετρώματα πλούσια σε σίδηρο και περισσότερα πετρώματα πλούσια σε χαλαζία που δεν τραβούν οξυγόνο από την ατμόσφαιρα.
Στη συνέχεια, τα επόμενα δισεκατομμύρια χρόνια - από πριν από 2,5 δισεκατομμύρια χρόνια έως πριν από 1,5 δισεκατομμύρια χρόνια - οι βράχοι κατέρρευσαν και άντλησαν διοξείδιο του άνθρακα στον αέρα και τους ωκεανούς. Το επιπλέον διοξείδιο του άνθρακα θα είχε βοηθήσει τα φύκια, τα οποία στη συνέχεια θα μπορούσαν να παράγουν ακόμη περισσότερο οξυγόνο - αρκετό για να πυροδοτήσει τελικά την έκρηξη της Κάμβριας.
Η τεκτονική των πλακών μπορεί επίσης να έχει δώσει στη ζωή μια εξελικτική ώθηση. Ο Ρόμπερτ Στερν, γεωλόγος στο Πανεπιστήμιο του Τέξας, στο Ντάλας, πιστεύει ότι οι τεκτονικές πλακών προέκυψαν κάποια στιγμή στη νεοπροτεροζωική εποχή, μεταξύ 1 δισεκατομμυρίου και 540 εκατομμυρίων ετών πριν. Αυτό θα συνέπεσε με μια περίοδο ασυνήθιστης παγκόσμιας ψύξης πριν από περίπου 700 εκατομμύρια χρόνια, την οποία οι γεωλόγοι και οι ειδικοί στο παλαιοκλίμα αναφέρουν ως «χιονόμπαλα Γη». Τον Απρίλιο, ο Stern και ο Nathaniel Miller από το Πανεπιστήμιο του Τέξας, στο Austin, δημοσίευσαν έρευνα που υποδηλώνει ότι οι τεκτονικές πλακών θα είχαν ανακατανείμει καταστροφικά τις ηπείρους, διαταράσσοντας τους ωκεανούς και την ατμόσφαιρα. Και, υποστηρίζει ο Stern, αυτό θα είχε σημαντικές συνέπειες για τη ζωή.
«Χρειάζεσαι απομόνωση και ανταγωνισμό για να προχωρήσει πραγματικά η εξέλιξη. Εάν δεν υπάρξει πραγματική αλλαγή στην περιοχή ξηράς-θαλάσσης, δεν υπάρχει ανταγωνιστική ώθηση και ειδογένεση», είπε ο Stern. «Αυτή είναι η τεκτονική αντλία πλακών. Μόλις αποκτήσετε ζωή, μπορείτε πραγματικά να την κάνετε να εξελιχθεί γρήγορα διασπώντας ηπείρους και υφαλοκρηπίδες και μετακινώντας τις σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη και ανασυνδυάζοντάς τις.»
Ο Stern έχει επίσης υποστηρίξει ότι η τεκτονική των πλακών μπορεί να είναι απαραίτητη για την εξέλιξη προηγμένων ειδών. Υποστηρίζει ότι η ξηρά γη στις ηπείρους είναι απαραίτητη για τα είδη να εξελίξουν τα άκρα και τα χέρια που τους επιτρέπουν να πιάνουν και να χειρίζονται αντικείμενα και ότι ένας πλανήτης με ωκεανούς, ηπείρους και τεκτονικές πλακών μεγιστοποιεί τις ευκαιρίες για ειδογένεση και φυσική επιλογή.
«Νομίζω ότι μπορείς να αποκτήσεις ζωή χωρίς τεκτονικές πλάκες. Νομίζω ότι το κάναμε. Δεν νομίζω ότι μπορείτε να μας βρείτε χωρίς τεκτονικές πλάκες», είπε.
Ο Στερν φαντάζεται ένα μακρινό μέλλον στο οποίο τα τροχιακά τηλεσκόπια μπορούν να προσδιορίσουν ποιοι εξωπλανήτες είναι βραχώδεις και ποιοι έχουν τεκτονική πλάκα. Οι απεσταλμένοι σε μακρινά αστρικά συστήματα θα πρέπει πρώτα να στοχεύουν σε εκείνα που δεν έχουν τεκτονικές πλάκες, είπε, τόσο καλύτερα να αποφευχθεί η αλλοίωση της εξέλιξης της περίπλοκης ζωής σε έναν άλλο κόσμο.
Cracking Earth’s Shell
Αλλά όλα εξαρτώνται από το πότε ξεκίνησε η διαδικασία και αυτό είναι ένα μεγάλο ανοιχτό ερώτημα.
Η Γη σχηματίστηκε πριν από περίπου 4,54 δισεκατομμύρια χρόνια και ξεκίνησε ως μια πυρακτωμένη μπάλα λιωμένου βράχου. Πιθανότατα δεν είχε τεκτονικές πλάκες σε οποιαδήποτε αναγνωρίσιμη μορφή για τουλάχιστον 1 δισεκατομμύριο χρόνια μετά τον σχηματισμό του, κυρίως επειδή ο νεογέννητος πλανήτης ήταν πολύ ζεστός, δήλωσε ο Craig O'Neill, πλανητολόγος στο Πανεπιστήμιο Macquarie στην Αυστραλία.
Τότε, όπως και τώρα, η μεταφορά μέσα στα εσωτερικά στρώματα του πλανήτη θα είχε μετακινήσει τη θερμότητα και θα είχε λικνιστεί. Ο βράχος στο μανδύα συμπιέζεται και θερμαίνεται στο χωνευτήριο των σπλάγχνων της Γης και στη συνέχεια ανεβαίνει προς την επιφάνεια, όπου ψύχεται και γίνεται πιο πυκνός, μόνο για να βυθιστεί και να ξεκινήσει ξανά η διαδικασία. Φανταστείτε μια λάμπα λάβας.
Μέσω της μεταφοράς, η κατακόρυφη κίνηση συνέβαινε ακόμη και στην πρώιμη Γη. Αλλά ο μανδύας εκείνη την εποχή ήταν σχετικά λεπτός και «ρυπαρός», είπε ο O'Neill, και δεν μπορούσε να δημιουργήσει την απαραίτητη δύναμη για να σπάσει το στερεό φλοιό.
«Η υποβίβαση δεν γινόταν. Δεν υπήρχε οριζόντια κίνηση», είπε ο Κλεπέης. «Υπήρξε λοιπόν μια εποχή πριν από τις ηπείρους, πριν σχηματιστεί η πρώτη ήπειρος» — η ώρα πριν από τη γη, αν θέλετε. Η Γη θα είχε ένα λεγόμενο «στάσιμο καπάκι», χωρίς ανόμοιες πλάκες.
Ο O'Neill δημοσίευσε έρευνα το 2016 που δείχνει ότι η πρώιμη Γη μπορεί να έμοιαζε περισσότερο με το ηφαιστειακό φεγγάρι του Δία Io, "όπου έχετε ένα ηφαιστειακά ενεργό καθεστώς και όχι πολλή πλευρική κίνηση", είπε ο O'Neill. Καθώς ο πλανήτης άρχισε να ψύχεται, οι πλάκες μπορούσαν να συζευχθούν πιο εύκολα με τον μανδύα από κάτω, προκαλώντας τη μετάβαση του πλανήτη σε μια εποχή τεκτονικών πλακών.
Αυτό εγείρει το ερώτημα για το τι έσπασε το καπάκι και δημιούργησε αυτές τις πλάκες εξαρχής.
Μερικοί ερευνητές πιστεύουν ότι μια εισβολή μπορεί να έχει φέρει τα πράγματα σε κίνηση. Τα τελευταία δύο χρόνια, αρκετές ομάδες ερευνητών έχουν προτείνει ότι οι αστεροειδείς που είχαν απομείνει από τη γέννηση του ηλιακού συστήματος μπορεί να είχαν ραγίσει το καπάκι της Γης. Το περασμένο φθινόπωρο, ο O'Neill και οι συνεργάτες του δημοσίευσαν έρευνα που υποδηλώνει ότι ένας βομβαρδισμός αστεροειδών, μισό δισεκατομμύριο χρόνια μετά τη δημιουργία της Γης, θα μπορούσε να είχε ξεκινήσει την καταβύθιση σπρώχνοντας ξαφνικά τον ψυχρό εξωτερικό φλοιό στον καυτό ανώτερο μανδύα. Το 2016, ο Maruyama και οι συνεργάτες του υποστήριξαν ότι οι αστεροειδείς θα είχαν παραδώσει νερό μαζί με την ενέργεια πρόσκρουσής τους, αποδυναμώνοντας τους βράχους και επιτρέποντας την έναρξη της κίνησης των πλακών.
Αλλά είναι πιθανό η Γη να μην χρειαζόταν ένα χέρι βοήθειας. Η δική του διαδικασία ψύξης μπορεί να έσπασε το καπάκι σε κομμάτια, όπως ένα κέικ ψημένο σε πολύ ζεστό φούρνο.
Πριν από τρία δισεκατομμύρια χρόνια, η Γη μπορεί να είχε βραχύβια τεκτονική δραστηριότητα πλακών σε ορισμένες περιοχές, αλλά δεν ήταν ακόμη ευρέως διαδεδομένη. Τελικά, ψυχρότερες περιοχές του φλοιού θα είχαν τραβηχτεί προς τα κάτω, αποδυναμώνοντας τον περιβάλλοντα φλοιό. Καθώς αυτό συνέβαινε επανειλημμένα, οι αδύναμες περιοχές θα είχαν υποβαθμιστεί σταδιακά σε όρια πλακών. Τελικά, θα είχαν σχηματίσει πλήρεις τεκτονικές πλάκες που οδηγούνται από καταβύθιση, σύμφωνα με ένα έγγραφο του 2014 στο Nature από τον David Bercovici του Πανεπιστημίου Yale και τον Yanick Ricard από το Πανεπιστήμιο της Λυών στη Γαλλία.
Ή μπορεί να είχε συμβεί το αντίθετο:Αντί να πιέζεται ο ψυχρός φλοιός προς τα κάτω, τα καυτά λοφία του μανδύα - όπως αυτά που οδηγούν τις εκρήξεις της Χαβάης - θα μπορούσαν να έχουν ανέβει στην επιφάνεια, διεισδύοντας στον φλοιό και λιώνοντάς τον, σπάζοντας το καπάκι. Ο Stern και ο Scott Whattam από το Πανεπιστήμιο της Κορέας στη Σεούλ έδειξαν πώς θα μπορούσε να λειτουργήσει αυτό σε μια μελέτη του 2015.
Σύμφωνα με αυτές τις θεωρίες, η τεκτονική των πλακών μπορεί να ξεκίνησε και να σταμάτησε αρκετές φορές πριν πάρει ορμή πριν από περίπου 3 δισεκατομμύρια χρόνια. "Αν έπρεπε να πατήσετε τα κουμπιά όλων και να τους κάνετε να πάρουν έναν αριθμό, υπάρχει ένα τρελό πάρκο στην κοινότητα ότι πριν από περίπου 3 δισεκατομμύρια χρόνια, άρχισαν να εμφανίζονται οι τεκτονικές πλάκες", είπε ο O'Neill.
Ωστόσο, είναι δύσκολο να γνωρίζουμε με βεβαιότητα, επειδή τα στοιχεία είναι τόσο αποσπασματικά.
«Ο ωκεάνιος φλοιός είναι μόλις 200 εκατομμυρίων ετών. Απλώς μας λείπουν τα στοιχεία που χρειαζόμαστε», είπε ο O'Neill. "Υπάρχει πολλή γεωχημεία που έχει προχωρήσει πολύ από τη δεκαετία του 1980, αλλά τα ίδια θεμελιώδη ερωτήματα εξακολουθούν να υπάρχουν."
Οι παλαιότεροι βράχοι στη Γη υποδηλώνουν ότι κάποιου είδους πρωτο-βύθιση συνέβαινε πριν από 4 δισεκατομμύρια χρόνια, αλλά αυτοί οι βράχοι είναι δύσκολο να ερμηνευτούν, είπε ο O'Neill. Εν τω μεταξύ, κάπου μεταξύ 3 και 2 δισεκατομμυρίων ετών πριν, ο μανδύας της Γης προφανώς υπέστη αρκετές χημικές αλλαγές που μπορούν να αποδοθούν στην ψύξη, αλλάζοντας το πρότυπο μεταφοράς του. Ορισμένοι γεωλόγοι το εκλαμβάνουν ως καταγραφή της σταδιακής εμφάνισης και εξάπλωσης των τεκτονικών πλακών σε ολόκληρο τον πλανήτη.
«Η πραγματική απάντηση είναι ότι δεν ξέρουμε», είπε ο Μπραντ Φόλεϊ, γεωφυσικός στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια. "Έχουμε αυτούς τους βράχους, αλλά δεν μπορούμε να καταλάβουμε ποιο είναι το όπλο καπνίσματος που θα μας πει ότι υπάρχει τεκτονική πλάκα ή καταβύθιση αυτή τη στιγμή ή σίγουρα δεν υπήρχε."
Πλάκες σε άλλους πλανήτες
Είναι λοιπόν οι τεκτονικές απαραίτητες για τη ζωή;
Τελικά, το πρόβλημα είναι ότι έχουμε ένα δείγμα. Έχουμε έναν πλανήτη που μοιάζει με τη Γη, ένα μέρος με νερό και έναν εξωτερικό φλοιό που γλιστρά και ολισθαίνει, ένα μέρος γεμάτο ζωή. Άλλοι πλανήτες ή φεγγάρια μπορεί να έχουν δραστηριότητα που μοιάζει με τεκτονική, αλλά δεν είναι τίποτα κοντά σε αυτό που βλέπουμε στη Γη.
Πάρτε τον Εγκέλαδο, ένα παγωμένο φεγγάρι του Κρόνου που εκτοξεύει υλικό στο διάστημα από παράξενα κατάγματα στον παγκόσμιο φλοιό πάγου του. Ή η Αφροδίτη, ένας πλανήτης που φαίνεται να έχει ξαναβρεθεί στην επιφάνεια πριν από 500 εκατομμύρια χρόνια, αλλά δεν έχει πλάκες που να μπορούμε να διακρίνουμε. Ή τον Άρη, που έχει το μεγαλύτερο ηφαίστειο του ηλιακού συστήματος στον Όλυμπο Μονς, αλλά του οποίου η τεκτονική ιστορία είναι μυστηριώδης. Το Olympus Mons βρίσκεται σε μια μεγάλη διογκωμένη επαρχία που ονομάζεται Θαρσίς, η οποία είναι τόσο γιγάντια που μπορεί να βάραινε αρκετά τον φλοιό του Άρη ώστε να κάνει τους πόλους του να περιπλανηθούν.
Ο O'Neill δημοσίευσε έρευνα που δείχνει ότι ένας πλανήτης μεγέθους Άρη με άφθονο νερό θα μπορούσε να ωθηθεί σε μια τεκτονικά ενεργή κατάσταση. Και άλλοι έχουν υποστηρίξει ότι ορισμένες περιοχές στο νότιο ημισφαίριο του Άρη μοιάζουν με εξάπλωση στον πυθμένα της θάλασσας. Ωστόσο, οι ερευνητές συμφωνούν ότι δεν είχε καμία δράση για τουλάχιστον 4 δισεκατομμύρια χρόνια, που είναι περίπου η ηλικία του φλοιού του, σύμφωνα με δεδομένα από τροχιακούς και ρομπότ στην επιφάνεια.
"Υπάρχει κάποιο επιχείρημα ότι ίσως πολύ, πολύ νωρίς, θα μπορούσε να είχε τεκτονικές πλάκες, αλλά η άποψή μου είναι ότι μάλλον δεν είχε ποτέ", είπε ο Foley.
Το αεροσκάφος InSight Mars, το οποίο εκτοξεύτηκε τον Μάιο και έχει προγραμματιστεί να φτάσει στις 26 Νοεμβρίου, θα βοηθήσει να διευθετηθεί η συζήτηση. Τα τρία όργανα του InSight στοχεύουν στη μέτρηση του πάχους και της σύνθεσης του φλοιού, του μανδύα και του πυρήνα του Άρη, παρέχοντας νέες ενδείξεις για το πώς ο Άρης έχασε το μαγνητικό του πεδίο και αν κάποτε είχε τεκτονικές πλάκες.
«Αν μπορούμε να κατανοήσουμε άλλους πλανήτες, όπως η Αφροδίτη και ο Άρης, και τα φεγγάρια του Δία, μας βοηθάει να ξέρουμε τι να αναζητήσουμε εδώ στη Γη. Είναι ένας λόγος για να συνεχίσουμε να εξερευνούμε άλλους πλανήτες — μας βοηθά να επιστρέψουμε στο σπίτι», είπε ο Klepeis.
Ενώ η προέλευση των τεκτονικών πλακών παραμένει θέμα συζήτησης, οι γεωλόγοι μπορούν να συμφωνήσουν ότι κάποια στιγμή τα γρανάζια θα σταματήσουν να τρίβονται.
Ο O'Neill σκέφτεται την τεκτονική των πλακών ως μια φάση μέσης ηλικίας για βραχώδεις πλανήτες. Καθώς ένας πλανήτης γερνάει, μπορεί να εξελιχθεί από έναν ζεστό, στάσιμο κόσμο σε έναν ζεστό, τεκτονικά ενεργό και τελικά σε έναν ψυχρό, στάσιμο κόσμο και πάλι στα τελευταία του χρόνια. Γνωρίζουμε ότι οι πλανήτες μπορούν να ησυχάσουν καθώς κρυώνουν. Πολλοί γεωλόγοι πιστεύουν ότι αυτό συνέβη στον Άρη, ο οποίος ψύχθηκε πιο γρήγορα από τη Γη, επειδή είναι πολύ μικρότερος.
Η Γη τελικά θα κρυώσει αρκετά ώστε η τεκτονική των πλακών να εξασθενίσει και ο πλανήτης να εγκατασταθεί σε κατάσταση στάσιμου καπακιού για άλλη μια φορά. Νέες υπερήπειροι θα ανεβαίνουν και θα πέφτουν πριν συμβεί αυτό, αλλά κάποια στιγμή οι σεισμοί θα σταματήσουν. Τα ηφαίστεια θα σβήσουν οριστικά. Η Γη θα πεθάνει, όπως και ο Άρης. Το αν οι μορφές ζωής που καλύπτουν κάθε χαραμάδα της θα είναι ακόμα εδώ είναι ένα ερώτημα για το μέλλον.
Αυτό το άρθρο ανατυπώθηκε στο TheAtlantic.com.
