Una nuova ricerca potrebbe spiegare perché la Terra ha una tettonica attiva mentre Venere ne è priva.
La tettonica a placche è un aspetto fondamentale dell’attività geologica e della storia della Terra. Oltre a riorganizzare costantemente la posizione dei continenti, svolge anche un ruolo fondamentale nel mantenimento delle condizioni che garantiscono la continua abitabilità della Terra. Tuttavia, la Terra è l’unico pianeta terrestre (roccioso) del Sistema Solare con una tettonica a placche attiva. Questo è comprensibile per Mercurio e Marte, pianeti con una sola placca e in gran parte geologicamente inattivi a causa del rapido raffreddamento del loro interno avvenuto miliardi di anni fa. Ma Venere, il “pianeta gemello” della Terra, è rimasta un mistero. Finora, gli scienziati planetari non sono stati in grado di dedurre perché Venere sia geologicamente inattiva rispetto alla Terra. Tuttavia, un team internazionale ha recentemente compiuto un importante passo avanti nella nostra comprensione dei pianeti terrestri e della loro evoluzione tettonica.
Tettonica a placche
I regimi tettonici descrivono la deformazione su larga scala della superficie di un pianeta e i processi che la determinano. Questi regimi sono responsabili della formazione dell’attività geologica, dell’evoluzione interna, del campo magnetico e della composizione atmosferica di un pianeta, tutti fattori che svolgono un ruolo fondamentale nell’abitabilità planetaria. Ad esempio, l’incessante ciclo della litosfera terrestre (la crosta e il mantello superiore) è parte integrante del ciclo del carbonio del pianeta, che include l’attività vulcanica e il sequestro del carbonio nelle rocce carbonatiche.
Ciò ha garantito che il livello di anidride carbonica (un importante gas serra) nella nostra atmosfera sia rimasto stabile nel tempo, a differenza di Venere. Nel frattempo, il campo magnetico intrinseco della Terra è alimentato dall’azione della dinamo nel nucleo, dove il nucleo esterno fuso ruota in senso opposto rispetto al nucleo interno solido del pianeta. Questo campo impedisce alla maggior parte dei raggi cosmici che interagiscono con l’atmosfera superiore terrestre di raggiungere la superficie, dove causerebbero danni significativi agli esseri viventi.
Uno dei misteri più duraturi della scienza planetaria è il motivo per cui la Terra è soggetta alla tettonica a placche mentre Venere no. Dato che Venere è paragonabile per dimensioni, massa e densità alla Terra, lo stesso meccanismo che ha arrestato l’attività geologica su Marte e Mercurio non dovrebbe applicarsi. L’attività tettonica delle placche terrestri è caratterizzata da un regime di “coperchio mobile”, caratterizzato da dorsali, faglie e zone di subduzione.
I meccanismi alla base
Il ciclo costante della litosfera terrestre, dove le dorsali vengono spinte verso l’alto e le zone di subduzione inviano materiale verso il basso, è molto simile a un nastro trasportatore che rinnova costantemente la superficie terrestre. Per i pianeti che non sono soggetti ad attività tettonica, crateri e altre caratteristiche si conservano per eoni o più a lungo. In studi precedenti, i ricercatori hanno proposto ulteriori regimi tettonici, come il “coperchio pigro” o il “coperchio plutonico-morbido”. Ma il modo in cui questi regimi si relazionano tra loro e con i pianeti terrestri in generale è rimasto poco chiaro ai geologi. Per rispondere a questa domanda, Lyu e il suo team hanno condotto un’analisi statistica dei modelli di convezione del mantello per produrre un elenco di possibili regimi tettonici.
Attraverso l’analisi statistica di enormi quantità di dati di modello, sono stati in grado di identificare per la prima volta quantitativamente sei regimi tettonici. Questi includono il coperchio mobile (come la Terra moderna), il coperchio stagnante (come Marte) e il nostro “coperchio episodico-morbido” recentemente scoperto. Questo nuovo regime è caratterizzato dall’alternanza tra due modalità di attività, offrendo una nuova prospettiva su come i pianeti passano da uno stato inattivo a uno attivo.
Una delle principali sfide nello studio dell’attività geologica è l’isteresi (o “effetto memoria”), un fenomeno per cui lo stato tettonico di un pianeta dipende in larga misura dalla sua attività passata, non solo da quella presente. Per superare questo problema, il team ha anche sviluppato un diagramma completo che spiega come tutti e sei i regimi potrebbero passare dall’uno all’altro con il raffreddamento dei pianeti terrestri. Questo ha rivelato che i percorsi dell’evoluzione tettonica sono sorprendentemente prevedibili, soprattutto quando le litosfere si indeboliscono nel tempo. Secondo i dati geologici, questo è ciò che è accaduto sulla Terra.
La geologia di Venere
Con il raffreddamento della litosfera, questa divenne più soggetta a fratture, portando alla formazione di placche e all’attuale stato tettonico della Terra. Poiché questa attività è stata fondamentale per il mantenimento di condizioni favorevoli alla vita come la conosciamo, questi risultati forniscono un indizio fondamentale su come e quando la Terra sia diventata un pianeta abitabile. Ma offrono una spiegazione convincente per la geologia di Venere, che è altamente coerente con i regimi “plutonico-morbido” o “episodico-morbido” identificati nel loro modello. In questi regimi, le litosfere sono indebolite dalla risalita del magma, portando a un’attività vulcanica regionale e intermittente piuttosto che a processi globali guidati dal mantello.
Questo rappresenta un altro interessante spunto di riflessione tratto dalla ricerca del team, che potrebbe fornire spunti di riflessione sul dibattito decennale sul vulcanismo su Venere. Mentre un tempo i planetologi credevano che Venere fosse geologicamente morta, recenti scoperte hanno messo in discussione questa ipotesi, suggerendo la presenza di vulcani attivi. Questo studio supporta queste conclusioni, indicando che il vulcanismo potrebbe persistere nonostante l’assenza di attività delle placche tettoniche. In sostanza, i risultati del team forniscono un riferimento teorico e potenziali siti di osservazione per future missioni su Venere.
I nuovi modelli dello studio collegano intimamente la convezione del mantello con l’attività magmatica. Questo permette di visualizzare la lunga storia geologica della Terra e lo stato attuale di Venere all’interno di un quadro teorico unificato, e forniscono una base teorica cruciale per la ricerca di pianeti analoghi della Terra e super-Terre potenzialmente abitabili al di fuori del nostro Sistema Solare.
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Per saperne di più
- Leggi l’articolo originale su Universe Today
- Leggi il paper scientifico intitolato “Dissecting the puzzle of tectonic lid regimes in terrestrial planets” pubblicato su Nature Communications.
