Есть мнение, что тектоника каменистых планет может работать в шести режимах: мобильном, малоподвижном, эпизодическом, эпизодически-малоподвижном и плутонически-малоподвижном. Или не работать вообще. Тогда это называется «застывшая тектоника» – как у Марса. Это мнение было высказано рядом исследователей из Гонконга. И запоминать названия режимов ненужно. В любом случае, они неудачные и, скорее всего, не приживутся.
Важно же в данном случае то, что математические модели охлаждения планет постоянно совершенствуются. Учитывая даже, что замлеподобные каменистые планеты – это просто. Взрывом мозга грозит моделирование геологии водяных планет, поскольку там остывание сопровождается изменениями фазовых состояний вещества, – лёд тает или образует экзотические модификации, меняя плотность и объём. «Геологическая активность» на ледяных лунах, в основном, проявляется в форме образования трещин, вызванного сжатием или расширением этих тел.
Но во всех случаях «приводной ремень» геологических процессов – вертикальный перенос тепла. Планета нагревается в результате приливных воздействий, распада изотопов и гравитационного сжатия по всему объёму. Отдаётся же тепло только с поверхности. Что порождает поток от ядра к коре. Хотя и тут всё не так уж однозначно. У планет размером с Землю на завершающем этапе формирования мантия, впитывающая нарастающую вместе в массой планеты и космической скоростью энергию поглощаемых материалов, оказывается горячее ядра. А значит первые сотни миллионов лет поток тепла обращён вспять.
Плюс, надо учитывать, кроме запасённой и выделяющейся энергии ещё и энергию химических реакций в теле планеты, – в мантии распадаются одни и рождаются другие соединения. Реакции могут быть экзотермическими или эндотермическими.
Так или иначе, первая кора – это корка шлаков, покрывающая океан жидкого камня на границе с плотной первичной атмосферой, обладающей высокой теплоёмкостью и хорошо работающей как «холодильник» – за счёт «испарения» водорода в космическое пространство. Энергия с планеты уносится не излучением, а потоком «горячих» молекул, убегающих из гравитационной ямы. Первая кора образуется мгновенно, и быстро же трескается под напором выходящих их мании газов, дробится импактами, и тонет под грузом оседающих пепла и пыли… Так везде. Начало для всех каменистых планет одинаково.
Одинаков и конец, – по мере остывания кора становится толще, и когда достигает 200 километров, планета перестаёт подавать признаки жизни. Застывает.
Пока же планета застыла не совсем, кора может коробиться в результате неравномерного нагрева нижних слоёв и трескаться. Но трещины локальны. Кора не делится на плиты, смещающиеся друг относительно друга. Это называется «малоподвижным режимом», и в настоящий момент нигде в Солнечной системе не наблюдается. Однако в прошлом данную стадию проходил Марс, – результатом чего стало появление Олимпа.
Тектоника же Земли пребывает в мобильном режиме. Кора достигла значительной толщины, но разделена на плиты, между которыми выдавливается, чтобы позже снова уйти в переплавку в зонах субдукции, вещество мантии. Здесь важно подчеркнуть, что Марс и Меркурий не проходили данной стадии в развитии. Температура мантии лёгких планет ниже, – толщина коры быстро растёт.
И всё это – не ново. Новым же стало моделирование остывания недр, как процесса не монотонного. Если разломы закрываются, магма и газы не вытекают, унося тепло, сквозь кору, температура в глубинах планеты начинает расти. Радиогенное, приливное и гравитационное тепло продолжают выделяться, и если планета велика, – соответственно, площадь поверхности мала по отношению к объёму, – теплопроводность сплошной коры не позволит тепло отводить. В таком случае толщина коры начнёт снижаться, за счёт её расплавления снизу…
Что-то такое давно подозревалось – для случая Венеры. Но подозревалось без математического аппарата – на пальцах. Казалось, что должно работать как-то так. Гонконгские же учёные сумели смоделировать процесс, получив разумные результаты.
В эпизодически-малоподвижном режиме для случая планеты размером с Землю периоды кажущегося застывания начинаясь с 300 миллионов лет с увеличением возраста планеты становятся всё продолжительнее, периоды же мобильности, когда подплавленная снизу кора лопается и плиты начинают плавать в мантии, также продолжительны – до 500 миллионов лет. Но с возрастом убывает площадь, на которой кора распадается на плиты.
Что это значит?
Пока лишь возможность трактовки наблюдений. Изучение поверхности Венеры привело планетологов к выводу, что около 400 миллионов лет назад планета «полиняла», – лавой было затоплено 92% старой коры. Соответственно, возникал вопрос, первая ли это линька в истории Венеры и когда ждать следующей…
…Если Земля израсходовала 10% вошедшего в её состав водорода, – да и тот остался на поверхности в форме океанов, – то Венера потеряла 40% водорода. И весь он ушёл. Это значит, что в какой-то момент в прошлом планета пережила «шоковую заморозку», – как отмечалось выше, убегающий с планеты газ уносит тепло.
Заморозка и Венера кажутся вещами несовместными… Но мы же не воду замораживаем, а базальт.
По результату кора стала непроницаемой, и тепловая энергия стала накапливаться. Пока кора не лопнула.
Всё равно, непонятно когда это произошло в первый раз. Судя по площади расплавления коры, тот раз – 400 миллионов лет назад – вполне мог быть первым. Но мог быть и вторым или третьим, – Венера свернула на свою «ветку развития» от 700 до 2500 миллионов лет назад. Это могло бы считаться доводом в пользу существования в прошлом, – пока не произошла «непонятная жесть» – на Венере более «землеподобных» условий. В частности, нормальной тектоники плит. Но к настоящему моменту, – публикация об этом на очереди, – уже получены свидетельства того, что условия на Венере были экстремальными с самого начала.