Доктор. Уэбб и его команда предположили, что ранняя оболочка Земли нагревается, что вызывает расширение, вызывающее трещины. Эти трещины выросли и слились в глобальную сеть, разделив оболочку ранней Земли на плиты. Они проиллюстрировали эту идею с помощью серии численного моделирования с использованием кода механики разрушения, разработанного первым автором статьи, профессором Чунан Тангом из Даляньского технологического университета.
Каждая симуляция отслеживает напряжение и деформацию, испытываемую термически расширяющейся оболочкой. Оболочки обычно могут выдерживать тепловое расширение примерно на 1 км (радиус Земли составляет ~ 6371 км), но дополнительное расширение приводит к зарождению трещин и быстрому установлению глобальной сети трещин.
Хотя эта новая модель достаточно проста – ранняя оболочка Земли нагрелась, расширилась и потрескалась – внешне эта модель напоминает давно опровергнутые идеи и контрастирует с основными физическими принципами науки о Земле.
До тектонической революции 1960-х годов деятельность Земли и распределение океанов и континентов объяснялись множеством гипотез, включая так называемую гипотезу расширения Земли. Такие знаменитости, как Чарльз Дарвин, утверждали, что сильные землетрясения, горообразование и распределение суши считались результатом расширения Земли.
Однако, поскольку основным внутренним источником тепла Земли является радиоактивность, а непрерывный распад радиоактивных элементов означает, что с течением времени доступного тепла становится меньше, тепловое расширение можно считать гораздо менее вероятным, чем его противоположность: тепловое сжатие. Почему же тогда доктор.
Уэбб и его коллеги считают, что литосфера ранней Земли испытала тепловое расширение?
«Ответ заключается в рассмотрении основных механизмов потери тепла, которые могли произойти в ранние периоды существования Земли», – сказал д-р. Уэбб. "Если вулканическая адвекция, переносящая горячий материал из глубины на поверхность, была основным способом ранней потери тепла, это все меняет."Преобладание вулканизма может оказать неожиданно леденящий эффект на внешнюю оболочку Земли, как указано в Dr.
Уэбб и соавтор доктор. Более ранняя работа Уильяма Мура (опубликована в журнале Nature в 2013 г.). Это связано с тем, что новый горячий вулканический материал, взятый из недр Земли, откладывался бы в виде холодного материала на поверхности – тепло было бы потеряно в космосе.
Вакуумирование на глубине и накопление на поверхности в конечном итоге потребовало бы, чтобы поверхностный материал просел, и холодный материал опускался вниз. Это непрерывное нисходящее движение холодного поверхностного материала могло оказать охлаждающее воздействие на раннюю литосферу.
Поскольку Земля в целом остывала, производство тепла и соответствующий вулканизм замедлились бы. Соответственно, движение литосферы вниз со временем замедлилось бы, и, таким образом, даже когда планета в целом остыла, охлажденная литосфера будет все больше нагреваться за счет теплопроводности от горячего глубокого материала под землей.
Это потепление было бы источником теплового расширения, упоминаемого в новой модели. Новое моделирование показывает, что если твердая литосфера Земли будет достаточно термически расширена, она будет разрушаться, а быстрый рост сети трещин разделит литосферу Земли на плиты.
Доктор.
Уэбб и его коллеги продолжают изучать раннее развитие нашей планеты, а также других планет и лун в Солнечной системе с помощью комплексных полевых, аналитических и теоретических исследований. Их полевые исследования приводят их к удаленным местам в Австралии, Гренландии и Южной Африке; их аналитические исследования исследуют химию древних горных пород и их минеральных компонентов; и их теоретические исследования моделируют различные предлагаемые геодинамические процессы.
Вместе эти исследования раскрывают одну из величайших оставшихся загадок науки о Земле и планетах: как и почему Земля перешла из расплавленного шара на нашу тектоническую планету?