Исследование, проведенное геофизиком Энн М. Хофмайстер из отдела искусств и наук Вашингтонского университета в Сент-Луисе, предполагает, что несбалансированные силы и крутящие моменты в системе Земля-Луна-Солнце вызывают циркуляцию всей мантии.
Новый анализ предлагает альтернативу гипотезе о том, что движение тектонических плит связано с конвекционными течениями в мантии Земли. Конвекция включает плавучий подъем нагретых жидкостей, что, как утверждают Хофмайстер и ее коллеги, неприменимо к твердым породам. Они утверждают, что сила, а не тепло, перемещает большие объекты. Новое исследование опубликовано в специальной газете Геологического общества Америки как часть готовящегося сборника, собранного в честь геолога Уоррена Б. Гамильтона.
Внутреннее устройство Земли обычно моделируется как рассеивание тепла, генерируемого внутренней радиоактивностью, и остаточной энергии, образующейся во время столкновений, когда формировалась наша планета. Но даже сторонники мантийной конвекции признают, что этого количества внутренней тепловой энергии недостаточно для запуска крупномасштабной тектоники. Есть и другие проблемы с использованием конвекции для объяснения наблюдаемых движений плит.
Вместо этого земные плиты могут смещаться из-за того, что Солнце оказывает такое сильное гравитационное притяжение на Луну, что это приводит к удлинению орбиты Луны вокруг Земли.
Со временем положение барицентра - центра масс между вращающимися телами Земли и Луны - переместилось ближе к поверхности Земли и теперь колеблется на 600 км в месяц относительно геоцентра, сказал Хофмайстер. Это создает внутренние напряжения, поскольку Земля продолжает вращаться.
«Поскольку колеблющийся барицентр находится примерно в 4600 км от геоцентра, тангенциальное орбитальное ускорение Земли и солнечное притяжение не сбалансированы, за исключением барицентра», - сказал Хофмайстер. «Теплые, толстые и крепкие внутренние слои планеты могут выдержать эти напряжения, но ее тонкая, холодная, хрупкая литосфера реагирует на это трещинами».
Ежедневное вращение сплющивает Землю от идеальной сферической формы, что способствует этому хрупкому разрушению литосферы. Эти два независимых напряжения создают мозаику пластин, наблюдаемую во внешней оболочке, предполагают авторы. Разнообразие движений плит возникает из-за изменений в размере и направлении несбалансированных гравитационных сил со временем.
Но как протестировать эту альтернативу? Хофмайстер предложил: «Одним из тестов могло бы стать подробное изучение тектоники Плутона, который слишком мал и холоден для конвекции, но имеет гигантскую луну и удивительно молодую поверхность».
Исследование включает в себя сравнение скалистых планет, которое показывает, что наличие и продолжительность вулканизма и тектонизма зависят от конкретной комбинации размера Луны, ориентации лунной орбиты, близости к Солнцу и скорости вращения и охлаждения тела.
Земля - единственная каменистая планета со всеми факторами, необходимыми для тектоники плит, отметил Хофмайстер.
"Наша уникальная большая Луна и особое расстояние от Солнца очень важны", - сказала она.