تميل الأجزاء الداخلية للكواكب والأقمار الصخرية إلى أن تكون ساخنة جدًا مقارنة بأسطحها. هذه الحرارة، التي يمكن أن تنتج عن عدد من المصادر – مثل تمدد المد والجزر والضغط، والتراكم الأولي للكوكب، والتحلل الإشعاعي للعناصر الثقيلة – يمكن أن تدفع تيارات الحمل الحراري الكبيرة من المواد الصخرية داخل هذه الأجسام، على غرار تيارات الحمل الحراري. حركة دائرية لغليان الماء في وعاء.
سطح الأرض الصلب، أو الغلاف الصخري، يمتد أكثر من مائة ميل داخل الكوكب. يتم تقسيمها إلى قطع كبيرة، وتمارس تيارات الحمل الحراري للصخور المنصهرة أدناه ضغطًا على هذه القطع، مما يؤدي إلى دفعها للأعلى، وتنزلق بجانب بعضها البعض وتنفصل عن بعضها البعض. هذه العملية، التي تسمى تكتونية الصفائح، مسؤولة عن الزلازل والبراكين وتلال المحيطات وسلاسل الجبال الشاسعة على سطح الأرض.
ونحن نعلم أن الأجسام الصخرية الأخرى، مثل كوكب الزهرة، نشطة جيولوجيًا أيضًا. ولكن هل لديهم أيضًا صفائح تكتونية؟ وما مدى شيوع تكتونية الصفائح في الأجسام الأخرى في الكون؟
هناك نوعان رئيسيان من أنظمة الحمل الحراري التي تم ملاحظتها في النظام الشمسي، وفقًا لسيدريك جيلمان، عالم الكواكب في معهد الجيوفيزياء في ETH زيورخ. في حين أن الأرض بها صفائح تكتونية، فإن بعض الأجسام الأخرى – مثل المريخ, الزئبق و قمر الارض – لديك ما يسمى بالغطاء الراكد.
وقال جيلمان: “باختصار، يشير الغطاء الراكد إلى سطح ثابت، في حين أن الصفائح التكتونية لها سطح متحرك مقسم إلى صفائح”. “تكتونية الصفائح هي نوع محدد من نظام الغطاء المتحرك، وهو نظام ديناميكي للوشاح حيث يشارك الغطاء (الغلاف الصخري) في خلية الحمل الحراري.
وعلى هذا النحو، فهو يتميز بحركة سطحية عالية مقارنة بالأنظمة الأخرى. السطح لديه سرعة جانبية (باختصار، يتحرك)”، قال جيلمان لموقع Space.com في رسالة بالبريد الإلكتروني.
متعلق ب: أقدم بلورات الأرض تكشف عن عمر الصفائح التكتونية
تعتبر الصفائح التكتونية فريدة من نوعها حيث ينقسم السطح بأكمله إلى قشور أو صفائح لها حدود حادة. أرضتُعرف هذه الحدود بمناطق الاندساس، حيث تُجبر الصفائح تحت بعضها البعض؛ مناطق التحويل، حيث تنزلق الصفائح فوق بعضها البعض؛ والمناطق المتباعدة، حيث تبتعد عن بعضها البعض. عندما ننظر إلى خرائط الأرض، من السهل رؤية المعالم الجيولوجية المرتبطة بهذه الحدود، حيث يقع معظم النشاط البركاني على الأرض على طولها.
وعلى النقيض من ذلك، قال جيلمان، إن الغطاء الراكد له غلاف صخري ساكن في الغالب. في حين أنه قد تكون هناك تيارات الحمل الحراري في عباءة كوكب أو قمر تحت غلافه الصخري، فإن هذه التيارات لا توفر ما يكفي من الضغط لكسر أو سحب الغلاف الصخري معها في غطاء راكد.
قال جيلمان: “يمكن أن يصبح الوشاح ساخنًا جدًا لأن الغطاء يوفر عزلًا جيدًا بين الداخل والغلاف الجوي، ويمكن أن يكون الحمل الحراري قويًا – ولكن في الغطاء الراكد، يتم فصل الغلاف الصخري عن الوشاح”.
وأضاف: “يُنظر إلى الغطاء الراكد عمومًا على أنه العضو النهائي الذي تتقارب فيه جميع الكواكب في النهاية عندما تفقد الحرارة الداخلية (وينمو الغلاف الصخري)، ولكن يُعتقد أن بعض الكواكب الساخنة لا تزال قادرة على الحفاظ على نشاط عالٍ وتبقى في غطاء راكد”. .
ماذا عن الأجسام الأخرى في النظام الشمسي؟
يعد عطارد وقمر الأرض من الأمثلة على الأغطية الراكدة الطرفية، حيث تبرد الأجزاء الداخلية إلى درجة لا يوجد فيها حمل حراري في أجزائها الداخلية، نظرًا لعدم وجود ما يكفي من المواد للحفاظ على حرارتها الداخلية. وقال جيلمان إنه كان يُعتقد أن المريخ هو نفسه، لكن ملاحظاته نشاط بركاني حديث نسبيا ويشير اكتشاف طبقة طرية أو منصهرة محتملة عند الحدود الأساسية للوشاح إلى وجود منطقة داخلية دافئة.
قال جيلمان: “نظام كوكب الزهرة غير مؤكد”. سطحه تهيمن عليه المظاهر البركانية، مع 80% من سطحه مغطى بالبازلت (الحمم البركانية المبردة)وبها العديد من البراكين وأطول تدفقات الحمم البركانية في النظام الشمسي.
وأضاف جيلمان: “كما أن سطحها مشوه كثيرًا، مما يشير إلى أنها نشطة تكتونيا، أو أنها كانت نشطة مؤخرًا”. يُعتقد أن معظم سطح كوكب الزهرة حديث العهد، حيث يتراوح عمره بين 200 مليون ومليار سنة، مقارنة بسطح المريخ الذي يبلغ عمره 4 مليارات سنة تقريبًا.
هناك سيناريوهان محتملان يمكن أن يفسرا النشاط الجيولوجي لكوكب الزهرة: غطاء عرضي، حيث تتغير الديناميكيات من غطاء متحرك إلى غطاء راكد من وقت لآخر، أو نظام الغطاء الاسفنجي الجوفي، حيث يكون السطح ثابتًا في الغالب ولكن يمكن للصهارة أن تدخل الغلاف الصخري، مما يخلق سطحًا مرنًا وقابلاً للتشوه.
بدأ كوكب الزهرة والأرض والمريخ كأجسام متشابهة الحجم نسبيًا تشكلت من منطقة مماثلة تقريبا المواد في النظام الشمسي المبكر. لكن عوامل أخرى مختلفة، بعضها غير معروف، تسببت في تطور الاختلافات الجيولوجية بين هذه الكواكب.
وقال جيلمان: “من المحتمل أن يكون المريخ جافًا وصغيرًا، مما يساهم في وضعه الحالي، على الرغم من أنه قد يكون هناك المزيد منه”. “إن كوكب الزهرة هو المجهول الرئيسي. لدينا القليل جدًا من المعلومات الدقيقة حول الجزء الداخلي من كوكب الزهرة وبنيته وتكوينه. كل ما نراه يبدو متسقًا مع أن كوكب الزهرة لا يختلف كثيرًا عن الأرض (الحجم والكتلة والكثافة وربما التركيب)، ولكنه صغير الحجم.” وأضاف أن الخلافات قد يكون لها عواقب مهمة.
على الرغم من تشابه لبنات البناء بينهما، إلا أن الأرض والزهرة اتخذا مسارين جيولوجيين مختلفين تمامًا. ربما لعبت درجات حرارة السطح دورًا، مما سمح للأرض بوجود مياه سائلة على سطحها، والتي يمكن أن تفضل تكتونية الصفائح. في حالة كوكب الزهرة، فإن وجود غلاف صخري أكثر ليونة وأكثر ليونة بسبب درجات الحرارة المرتفعة قد يزيد من صعوبة تفككها، أو يسمح لها بالشفاء بسهولة أكبر. وأوضح جيلمان أنه من المحتمل أن الماء الموجود في الوشاح لعب أيضًا دورًا، لأنه يؤثر على لزوجة الوشاح ودرجة حرارة الانصهار.
قال جيلمان: “لكن ليس لدينا يقين فيما يتعلق بالمياه الموجودة داخل كوكب الزهرة؛ فقد تم الافتراض بأنه جاف للغاية، وقد تكون هناك أسباب لذلك، بالنظر إلى تاريخه المبكر جدًا”. “لكن لا شيء يثبت ذلك حتى الآن. إذا سارت الأمور على ما يرام، فإن المهام القادمة يمكن أن تساعد في الحصول على إجابة لذلك.”
تكتونية الصفائح في الكواكب الخارجية
بقدر ما تحديد ما إذا كان الكواكب الخارجية لدينا تكتونية الصفائح، لا يزال أمام العلماء طريق ليقطعوه.
هناك طريقتان رئيسيتان يمكننا من خلالهما استنتاج ما يمكن أن يحدث في الجزء الداخلي من كوكب خارج المجموعة الشمسية. الأول هو اكتشاف المجال المغناطيسي للكوكب، والذي يمكن أن يخبر العلماء ما إذا كانت هناك مواد تتحرك في باطنه، “على الرغم من أننا لا نزال غير متأكدين من كيفية ارتباط ذلك بشكل كامل بتكتونية الصفائح”، كما قال جيلمان.
الطريقة الثانية هي تحليل الغلاف الجوي للكوكب الخارجي. نحن نعرف ذلك تؤثر تكتونية الصفائح على دورة الكربون على الأرضلذا فإن الكواكب التي تحتوي على وفرة منتظمة من ثاني أكسيد الكربون قد يكون لها شكل من أشكال الصفائح التكتونية، في حين أن الكواكب ذات الوفرة الهائلة من ثاني أكسيد الكربون قد تفتقر إلى الصفائح التكتونية.
تكتونية الصفائح والحياة المعقدة
قصص ذات الصلة:
—إذا كان كوكب الزهرة يمتلك صفائح تكتونية شبيهة بالأرض في ماضيه البعيد، فهل كان لديه حياة أيضًا؟
—هل يحدث الشفق القطبي خارج كوكب الأرض على كواكب أخرى؟
– ما هو لون غروب الشمس على الكواكب الأخرى؟
وقد ذهب بعض الباحثين إلى ذلك لعبت تكتونية الصفائح دورًا حاسمًا في ظهور الحياة المعقدة على الأرضمما يشير إلى أن الحضارات المتقدمة قد تكون ممكنة فقط مع الأنظمة الجيولوجية المعقدة التي تشمل القارات السطحية والمحيطات.
وهذا يثير التساؤل حول ما إذا كان وجود الصفائح التكتونية يمكن أن يساعد في تضييق نطاق بحثنا عن الحياة المعقدة في أماكن أخرى من الكون.
وقال جيلمان: “بالنسبة للحياة المعقدة، ليس لدي رأي قوي، على الرغم من أنه يمكن إثبات أن الصفائح التكتونية تفرض ضغطًا على الأنواع مما يدفع التطور إلى الأمام مع استقرار الظروف السطحية وتجنب التغيرات الوحشية الكبيرة التي قد تؤدي إلى الانقراض التام”. “ونتيجة لذلك، يمكن أن يكون أحد المكونات المطلوبة لوصفة الحياة المعقدة.”
إذا كان هذا هو الحال، وأمكننا تحديد الصفائح التكتونية على كوكب خارج المجموعة الشمسية بشكل مقنع، فإن هذا من شأنه أن يجعل مثل هذا الكوكب مرشحًا رئيسيًا للمسح.