Γιατί η Γη έχει ενεργή τεκτονική και η Αφροδίτη όχι

Το Στέμμα του Κετσαλπετλάτλ, που βρίσκεται στο νότιο ημισφαίριο της Αφροδίτης, απεικονίζει ενεργό ηφαιστειακό φαινόμενο και μια ζώνη καταβύθισης, όπου ο φλοιός στο προσκήνιο βυθίζεται στο εσωτερικό του πλανήτη. Από: NASA/JPL-Caltech/Peter Rubin.

Νέα έρευνα θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί η Γη έχει ενεργή τεκτονική και η Αφροδίτη όχι.

Η τεκτονική των πλακών είναι μια θεμελιώδης πτυχή της γεωλογικής δραστηριότητας και ιστορίας της Γης. Εκτός από τη συνεχή αναδιάταξη της θέσης των ηπείρων, παίζουν επίσης σημαντικό ρόλο στη διατήρηση των συνθηκών που διασφαλίζουν τη συνεχή κατοικησιμότητα της Γης. Ωστόσο, η Γη είναι ο μόνος γήινος (βραχώδης) πλανήτης στο Ηλιακό Σύστημα με ενεργή τεκτονική των πλακών. Ενώ αυτό είναι κατανοητό για τον Ερμή και τον Άρη, οι οποίοι είναι μονοπλάκοι πλανήτες που είναι σε μεγάλο βαθμό γεωλογικά ανενεργοί, λόγω της ταχείας ψύξης στο εσωτερικό τους πριν από δισεκατομμύρια χρόνια. Αλλά η Αφροδίτη, ο «αδελφός πλανήτης» της Γης, παρέμεινε ένα μυστήριο.

Μέχρι σήμερα, οι πλανητικοί επιστήμονες δεν έχουν καταφέρει να συμπεράνουν γιατί η Αφροδίτη είναι γεωλογικά ανενεργή σε σύγκριση με τη Γη. Ωστόσο, μια διεθνής ομάδα σημείωσε πρόσφατα μια σημαντική ανακάλυψη στην κατανόηση των χερσαίων πλανητών και της τεκτονικής τους εξέλιξης. Με επικεφαλής ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Χονγκ Κονγκ, η ομάδα χρησιμοποίησε προηγμένα αριθμητικά μοντέλα για να εντοπίσει έξι ξεχωριστά καθεστώτα για την πλανητική τεκτονική. 

Η έρευνά τους παρέχει ένα νέο πλαίσιο για την ταξινόμηση του εύρους της πλανητικής τεκτονικής και εργαλεία για μελλοντική πλανητική εξερεύνηση.

Την ομάδα καθοδηγούσε ο μεταδιδακτορικός ερευνητής Δρ. Tianyang Lyu, μαζί με τον καθηγητή Man Hoi Lee και τον καθηγητή Guochun Zhao του Τμήματος Γης και Πλανητικών Επιστημών του Πανεπιστημίου του Χονγκ Κονγκ (HKU). Μαζί τους ήταν ο καθηγητής Maxim D. Ballmer από το University College London (UCL), ο Δρ. Yun Jan από το Freeie Universität Berlin, ο καθηγητής Zhong-Hai Li του Κρατικού Εργαστηρίου Αριθμητικής Μοντελοποίησης και Εφαρμογών του Γήινου Συστήματος και ο καθηγητής Benjen Wu του Πανεπιστημίου Nanjing. Η εργασία που περιγράφει την έρευνα και τα ευρήματά τους έχει δημοσιευτεί στο Nature Communications .

Στιγμιότυπα των έξι τεκτονικών καθεστώτων που εντόπισε η ερευνητική ομάδα. Από: Lyu, et al. (2025).

Τα τεκτονικά καθεστώτα περιγράφουν την μεγάλης κλίμακας παραμόρφωση της επιφάνειας ενός πλανήτη και τις διεργασίες που την προκαλούν. Αυτά τα καθεστώτα είναι υπεύθυνα για τη διαμόρφωση της γεωλογικής δραστηριότητας, της εσωτερικής εξέλιξης, του μαγνητικού πεδίου και της ατμοσφαιρικής σύνθεσης ενός πλανήτη - τα οποία παίζουν τεράστιο ρόλο στην κατοικησιμότητα του πλανήτη. Για παράδειγμα, ο ατελείωτος κύκλος της λιθόσφαιρας της Γης (ο φλοιός και ο άνω μανδύας) είναι αναπόσπαστο κομμάτι του κύκλου του άνθρακα του πλανήτη, συμπεριλαμβανομένης της ηφαιστειακής δραστηριότητας και της δέσμευσης άνθρακα σε ανθρακικά πετρώματα. Αυτό έχει διασφαλίσει ότι το επίπεδο διοξειδίου του άνθρακα (ένα σημαντικό αέριο του θερμοκηπίου) στην ατμόσφαιρά μας έχει παραμείνει σταθερό με την πάροδο του χρόνου.

Εν τω μεταξύ, το εγγενές μαγνητικό πεδίο της Γης καθοδηγείται από τη δράση του δυναμό στον πυρήνα, όπου ο λιωμένος εξωτερικός πυρήνας περιστρέφεται αντίθετα με τον στερεό εσωτερικό πυρήνα του πλανήτη. Αυτό το πεδίο εμποδίζει τις περισσότερες κοσμικές ακτίνες που αλληλεπιδρούν με την ανώτερη ατμόσφαιρα της Γης να φτάσουν στην επιφάνεια, όπου θα προκαλούσαν σημαντική βλάβη στα ζωντανά όντα. Ένα από τα πιο διαχρονικά μυστήρια στην πλανητική επιστήμη είναι γιατί η Γη βιώνει τεκτονική των πλακών ενώ η Αφροδίτη όχι. Δεδομένου ότι η Αφροδίτη είναι συγκρίσιμη σε μέγεθος, μάζα και πυκνότητα με τη Γη, ο ίδιος μηχανισμός που σταμάτησε τη γεωλογική δραστηριότητα στον Άρη και τον Ερμή δεν θα πρέπει να ισχύει.

Η τεκτονική δραστηριότητα των πλακών της Γης χαρακτηρίζεται από ένα καθεστώς «κινητού καλύμματος», που χαρακτηρίζεται από ράχες, ρήγματα και ζώνες καταβύθισης. Ο συνεχής κύκλος της λιθόσφαιρας της Γης, όπου οι ράχες ωθούνται προς τα πάνω και οι ζώνες καταβύθισης στέλνουν υλικό προς τα κάτω, μοιάζει πολύ με έναν ιμάντα μεταφοράς που ανανεώνει συνεχώς την επιφάνεια της Γης. Για τους πλανήτες που δεν βιώνουν τεκτονική δραστηριότητα, οι κρατήρες και άλλα χαρακτηριστικά διατηρούνται για αιώνες ή και περισσότερο. Σε προηγούμενες μελέτες, οι ερευνητές έχουν προτείνει πρόσθετα τεκτονικά καθεστώτα, όπως «αργό κάλυμμα» ή «πλουτωνικό-μαλακό κάλυμμα».

Αλλά το πώς αυτά τα καθεστώτα σχετίζονται μεταξύ τους και με τους γήινους πλανήτες γενικότερα παρέμεινε ασαφές για τους γεωλόγους. Απαντώντας σε αυτό το ερώτημα, ο Lyu και η ομάδα του διεξήγαγαν μια στατιστική ανάλυση μοντέλων μεταφοράς του μανδύα για να δημιουργήσουν μια λίστα με πιθανά τεκτονικά καθεστώτα. Όπως εξήγησε ο Δρ Lyu σε δελτίο τύπου του HKU:

Μέσω στατιστικής ανάλυσης τεράστιων ποσοτήτων δεδομένων μοντέλων, καταφέραμε να εντοπίσουμε για πρώτη φορά ποσοτικά έξι τεκτονικά καθεστώτα. Αυτά περιλαμβάνουν το κινητό κάλυμμα (όπως η σύγχρονη Γη), το στάσιμο κάλυμμα (όπως ο Άρης) και το πρόσφατα ανακαλυφθέν «επεισοδιακό-μαλακό κάλυμμα». Αυτό το νέο καθεστώς χαρακτηρίζεται από μια εναλλαγή μεταξύ δύο τρόπων δραστηριότητας, προσφέροντας μια νέα προοπτική για το πώς οι πλανήτες μεταβαίνουν από μια ανενεργή σε μια ενεργή κατάσταση.

Εξέλιξη μοντέλου και δυναμική κινητικότητας του καθεστώτος Episodic-Squishy Lid [Επεισοδιακού-Σφιχτού Βλεφάρου]. Από: Lyu, et al. (2025).

Μια σημαντική πρόκληση στη μελέτη της γεωλογικής δραστηριότητας είναι η υστέρηση (ή «φαινόμενο μνήμης»), ένα φαινόμενο κατά το οποίο η τεκτονική κατάσταση ενός πλανήτη εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την παρελθούσα, όχι μόνο από την τωρινή του δραστηριότητα. Για να ξεπεραστεί αυτό, η ομάδα ανέπτυξε επίσης ένα ολοκληρωμένο διάγραμμα που εξηγούσε πώς και τα έξι καθεστώτα θα μπορούσαν να μεταβούν από το ένα στο άλλο καθώς οι γήινοι πλανήτες ψύχονται. Αυτό αποκάλυψε ότι οι οδοί για την τεκτονική εξέλιξη είναι εκπληκτικά προβλέψιμες, ειδικά όταν οι λιθόσφαιρες αποδυναμώνονται με την πάροδο του χρόνου. Σύμφωνα με γεωλογικά αρχεία, αυτό συνέβη εδώ στη Γη.

Καθώς η λιθόσφαιρα ψύχεται, γίνεται πιο επιρρεπής σε ρωγμάτωση, οδηγώντας στον σχηματισμό πλακών και στην τρέχουσα τεκτονική κατάσταση της Γης. Δεδομένου ότι αυτή η δραστηριότητα ήταν κρίσιμη για τη διατήρηση συνθηκών ευνοϊκών για τη ζωή όπως την ξέρουμε, αυτά τα αποτελέσματα παρέχουν μια ζωτική ένδειξη για το πώς και πότε η Γη έγινε κατοικήσιμος πλανήτης. Επιπλέον, προσφέρουν μια συναρπαστική εξήγηση για τη γεωλογία της Αφροδίτης, η οποία είναι σε μεγάλο βαθμό συμβατή με τα καθεστώτα «πλουτωνικού-σφιχτού καπακιού» ή «επεισοδιακού-σφιχτού καπακιού»[plutonic-squishy lid ή episodic-squishy lid] που προσδιορίζονται στο μοντέλο τους. Σε αυτά τα καθεστώτα, οι λιθόσφαιρες αποδυναμώνονται από την άνοδο του μάγματος, οδηγώντας σε περιφερειακή, διαλείπουσα ηφαιστειακή δραστηριότητα και όχι σε παγκόσμιες διεργασίες που προκαλούνται από τον μανδύα.

Αυτό παρουσιάζει ένα ακόμη ενδιαφέρον συμπέρασμα από την έρευνα της ομάδας, το οποίο θα μπορούσε να προσφέρει μια εικόνα για τη δεκαετή διαμάχη σχετικά με την ηφαιστειακή δραστηριότητα στην Αφροδίτη. Ενώ οι πλανητικοί επιστήμονες κάποτε πίστευαν ότι η Αφροδίτη ήταν γεωλογικά νεκρή, πρόσφατα ευρήματα έχουν αμφισβητήσει αυτή την άποψη υποδηλώνοντας την παρουσία ενεργών ηφαιστείων. Αυτή η μελέτη υποστηρίζει αυτά τα ευρήματα υποδεικνύοντας ότι η ηφαιστειακή δραστηριότητα θα μπορούσε να επιμένει παρά την απουσία τεκτονικής δραστηριότητας. Ουσιαστικά, τα αποτελέσματα της ομάδας παρέχουν μια θεωρητική αναφορά και πιθανές θέσεις παρατήρησης για μελλοντικές αποστολές στην Αφροδίτη. Όπως σημείωσε ο Δρ. Ballmer:

Τα μοντέλα μας συνδέουν στενά τη συναγωγή του μανδύα με τη μαγματική δραστηριότητα. Αυτό μας επιτρέπει να δούμε τη μακρά γεωλογική ιστορία της Γης και την τρέχουσα κατάσταση της Αφροδίτης μέσα σε ένα ενιαίο θεωρητικό πλαίσιο και παρέχει μια κρίσιμη θεωρητική βάση για την αναζήτηση δυνητικά κατοικήσιμων αναλόγων της Γης και υπεργαιών εκτός του ηλιακού μας συστήματος.

Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα universetoday

Dissecting the puzzle of tectonic lid regimes in terrestrial planets-Tianyang Lyu, Maxim D. Ballmer, Zhong-Hai Li, Man Hoi Lee, Jun Yan, Benjun Wu & Guochun Zhao 

https://www.nature.com/articles/s41467-025-65943-1

https://www.universetoday.com/articles/new-research-could-explain-why-earth-has-active-tectonics-and-venus-does-not