Gli scienziati sono stati a lungo incuriositi dalle superfici dei corpi terrestri diversi dalla Terra che rivelano profonde somiglianze sotto le loro storie vulcaniche e tettoniche superficialmente differenti.

Un team di scienziati della NASA, La Hampton University e l'Università di Hong Kong propongono un nuovo modo di intendere il raffreddamento e il trasferimento di calore dagli interni dei pianeti terrestri e come questo influenzi la generazione dei terreni vulcanici che dominano i pianeti rocciosi. Sulla base delle attuali dinamiche della luna riscaldata dalle maree di Giove, io, gli scienziati ipotizzano che le storie geologiche dei corpi terrestri del sistema solare, in particolare Mercurio, Venere, Luna e Marte, sono coerenti con una modalità di evoluzione planetaria precoce che coinvolge i tubi di calore. Propongono inoltre che il raffreddamento a tubi di calore sia un processo universale che potrebbe spiegare le caratteristiche comuni osservate sulle superfici dei pianeti terrestri.

I risultati del team sono discussi in un articolo recentemente pubblicato su Lettere di Scienze della Terra e dei Pianeti .

"Riteniamo che il concetto di una modalità di formazione dei pianeti a tubo di calore sia importante e aiuterà a spiegare l'evoluzione di tutti i pianeti rocciosi, " ha detto il dottor Justin Simon, Scienziato planetario della NASA, Centro per la cosmochimica e la geocronologia degli isotopi nella divisione scientifica per la ricerca e l'esplorazione degli astromateriali presso il Johnson Space Center della NASA a Houston, Texas e uno dei coautori del documento. "Se dimostrato di essere corretto, sarà discusso insieme alle teorie della tettonica a zolle, 'oceani di magma' planetari e la 'teoria dell'impatto gigante per l'origine della luna.'"

Gli scienziati ipotizzano che il raffreddamento tramite tubi di calore sia stato coinvolto nell'evoluzione di tutti i pianeti terrestri, compresa la Terra primitiva, e rappresenti la transizione dall'oceano di magma alle modalità tettoniche a palpebre rigide o a placche dell'evoluzione planetaria. I tubi di calore trasportano il calore dall'interno alla superficie tramite la fusione del mantello e la risalita del magma. Le eruzioni risultanti portano alla riemersione vulcanica globale mediante la quale gli strati vulcanici più vecchi vengono progressivamente sepolti e spinti verso il basso per formare spessi, litosfere meccaniche fredde e forti.

Gli autori passano in rassegna le osservazioni relative alla formazione delle superfici di ciascuno dei pianeti terrestri e gli attuali modelli che sono stati proposti per spiegarle. Quindi discutono i principali problemi in sospeso e mostrano come l'ipotesi del tubo di calore può risolverli in modo coerente su tutti i pianeti.

"I corpi terrestri nel nostro sistema solare sembrano abbastanza diversi che la visione classica è che si sono formati tutti in modo diverso, almeno in termini di realizzazione dei loro gusci esterni. Se la nostra analisi è meritevole, punta nella direzione di un modello universale per il primo sviluppo dei pianeti terrestri, attraverso il nostro sistema solare e oltre, " ha detto il dottor Alexander Webb, Professore Associato, L'Università di Hong Kong.

Gli autori notano che Mercurio è stato riapparso globalmente all'inizio della sua evoluzione da eruzioni vulcaniche che hanno sostituito pianure lisce con pochi centri di eruzione identificabili. Gli autori concludono che le osservazioni geologiche del pianeta indicano un episodio di tubi di calore che operano per poco meno del primo miliardo di anni dell'evoluzione di Mercurio. La superficie di Venere è inoltre dominata da lave con ampie pianure costituite da numerose colate per centinaia di chilometri a bassa pendenza con poche strutture sorgentici identificabili. Venere non mostra un flusso vulcanico sufficiente per sperimentare il raffreddamento attivo del tubo di calore, ma gli autori concludono che lo spessore, il coperchio litosferico stagnante è un relitto del funzionamento dei tubi di calore che cessò rapidamente diverse centinaia di milioni di anni fa.

Tra le più importanti caratteristiche della superficie di Marte ci sono i suoi grandi vulcani, antichi terreni craterizzati e la dicotomia crostale tra l'emisfero meridionale elevato e l'emisfero settentrionale depresso. Non è chiaro quali processi siano stati responsabili della formazione della dicotomia, ma gli autori concludono che una forte litosfera antica creata dal vulcanismo dei tubi di calore avrebbe aiutato nella conservazione di questa antica caratteristica. Allo stesso modo, la Luna si distingue per avere una forma drammaticamente fuori equilibrio idrostatico, ma preservare una forma di squilibrio richiede un forte, litosfera precoce. Gli autori sostengono che una litosfera forte è precisamente il comportamento previsto di un corpo che subisce il raffreddamento tramite tubi di calore.

Il team ha riunito geologico, prove geochimiche e geocronologiche dai corpi terrestri nel nostro sistema solare per dimostrare che i tubi di calore potrebbero aver fornito il meccanismo principale di formazione e riemergere della crosta. L'ipotesi del tubo di calore fornisce una spiegazione uniforme per le caratteristiche comuni dei pianeti terrestri conosciuti che non hanno subito la tettonica a zolle e dovrebbe essere considerata un aspetto importante della loro evoluzione.

"Lo sviluppo di questa teoria è un ottimo esempio di come l'esplorazione dei nostri vicini planetari, in questo caso [la luna di Giove] Io, ha portato a una comprensione più profonda della Terra e dei pianeti rocciosi in tutta la galassia, " ha detto il dottor William Moore, professore di scienze atmosferiche e planetarie, Università di Hampton, STATI UNITI D'AMERICA.

I tubi di calore dovrebbero verificarsi anche su esopianeti rocciosi in orbita attorno ad altre stelle. Un pianeta con una massa doppia della Terra dovrebbe impiegare più del doppio del tempo per raffreddarsi, perché la superficie non cresce velocemente quanto la massa. Per i grandi pianeti extrasolari, la durata della modalità heat-pipe può superare la durata delle stelle madri simili al Sole e quindi qualsiasi successiva fase tettonica a zolle potrebbe non essere mai osservata. Questo studio ci costringe a ripensare alle nostre aspettative su quali tipi di superfici e atmosfere aspettarci mentre espandiamo la nostra esplorazione di altri sistemi solari.