Os cientistas há muito se intrigam com as superfícies de corpos terrestres que não a Terra, que revelam profundas semelhanças sob suas histórias vulcânicas e tectônicas superficialmente diferentes.

Uma equipe de cientistas da NASA, A Universidade de Hampton e a Universidade de Hong Kong propõem uma nova maneira de entender o resfriamento e a transferência de calor do interior dos planetas terrestres e como isso afeta a geração dos terrenos vulcânicos que dominam os planetas rochosos. Com base na dinâmica atual da lua aquecida de Júpiter, Io, os cientistas levantam a hipótese de que as histórias geológicas dos corpos terrestres do sistema solar, especificamente Mercúrio, Vênus, Lua e Marte, são consistentes com um modo de evolução planetária inicial envolvendo tubos de calor. Eles ainda propõem que o resfriamento do heat-pipe é um processo universal que pode explicar as características comuns vistas nas superfícies dos planetas terrestres.

As descobertas da equipe são discutidas em um artigo publicado recentemente em Cartas da Terra e da Ciência Planetária .

"Acreditamos que o conceito de um modo de tubo de calor de formação de planetas é importante e ajudará a explicar a evolução de todos os planetas rochosos, "disse o Dr. Justin Simon, Cientista Planetário da NASA, Centro de Cosmoquímica de Isótopos e Geocronologia na Divisão de Pesquisa e Exploração de Astromateriais no Centro Espacial Johnson da NASA em Houston, Texas e um dos co-autores do artigo. "Se estiver correto, será discutido junto com as teorias de placas tectônicas, 'oceanos de magma' planetários e a 'teoria do impacto gigante para a origem da lua.' "

Os cientistas levantam a hipótese de que o resfriamento por tubo de calor está envolvido na evolução de todos os planetas terrestres, incluindo a Terra primitiva, e representa a transição do oceano de magma para os modos de tampa rígida ou placas tectônicas da evolução planetária. Os tubos de calor transportam o calor do interior para a superfície por meio da fusão do manto e da ascensão do magma. As erupções resultantes levam a um recapeamento vulcânico global, pelo qual as camadas vulcânicas mais antigas são progressivamente enterradas e empurradas para baixo para formarem espessas, litosferas mecânicas frias e fortes.

Os autores revisam as observações relevantes para a formação das superfícies de cada um dos planetas terrestres e os modelos atuais que foram propostos para explicá-los. Eles então discutem os principais problemas pendentes e mostram como a hipótese do tubo de calor pode resolvê-los de uma maneira consistente em todos os planetas.

"Os corpos terrestres em nosso sistema solar parecem diferentes o suficiente para que a visão clássica seja que todos eles se formaram de forma diferente, pelo menos em termos de fazer suas conchas externas. Se nossa análise tiver mérito, aponta na direção de um modelo universal para o desenvolvimento inicial de planetas terrestres, em todo o nosso sistema solar e além, "disse o Dr. Alexander Webb, Professor adjunto, A Universidade de Hong Kong.

Os autores observam que Mercúrio foi reaparecido globalmente no início de sua evolução por erupções vulcânicas que ocupam planícies lisas com poucos centros de erupção identificáveis. Os autores concluem que as observações geológicas do planeta apontam para um episódio de tubos de calor operando por pouco menos do que o primeiro bilhão de anos da evolução de Mercúrio. A superfície de Vênus também é dominada por lavas com amplas planícies compostas por numerosos fluxos que abrangem centenas de quilômetros em encostas baixas com poucas estruturas de origem identificáveis. Vênus não exibe fluxo vulcânico suficiente para experimentar atualmente o resfriamento do heat-pipe ativo, mas os autores concluem que o grosso, A tampa litosférica estagnada é um resquício da operação do heat-pipe que cessou rapidamente várias centenas de milhões de anos atrás.

Entre as características mais importantes da superfície de Marte estão seus grandes vulcões, terrenos com crateras antigas e a dicotomia crustal entre o hemisfério sul elevado e o hemisfério norte deprimido. Ainda não está claro quais processos foram responsáveis ​​pela formação da dicotomia, mas os autores concluem que uma forte litosfera antiga criada por vulcanismo em tubo de calor teria ajudado na preservação desta característica ancestral. De forma similar, a Lua se destaca por ter uma forma que está dramaticamente fora do equilíbrio hidrostático, mas a preservação de uma forma de desequilíbrio requer um forte, litosfera de formação inicial. Os autores argumentam que uma litosfera forte é precisamente o comportamento esperado de um corpo que passa por um resfriamento por tubo de calor.

A equipe reuniu geológicos, evidências geoquímicas e geocronológicas dos corpos terrestres em nosso sistema solar para mostrar que os tubos de calor podem ter fornecido o mecanismo primário de formação e recapeamento da crosta terrestre. A hipótese do heat-pipe fornece uma explicação uniforme para características comuns dos planetas terrestres conhecidos que não passaram por placas tectônicas e deve ser considerada um aspecto importante de sua evolução.

"O desenvolvimento desta teoria é um grande exemplo de como a exploração de nossos vizinhos planetários, neste caso [lua de Júpiter] Io, levou a uma compreensão mais profunda da Terra, bem como dos planetas rochosos em toda a galáxia, "disse o Dr. William Moore, professor de ciências atmosféricas e planetárias, Hampton University, EUA.

Os tubos de calor também devem ocorrer em exoplanetas rochosos orbitando outras estrelas. Um planeta com o dobro da massa da Terra deve levar mais do que o dobro do tempo para esfriar, porque a área de superfície não cresce tão rápido quanto a massa. Para grandes exoplanetas, o tempo de vida do modo heat-pipe pode exceder o tempo de vida de estrelas-mãe semelhantes ao Sol e, portanto, qualquer fase placa-tectônica subsequente pode nunca ser observada. Este estudo nos força a repensar nossas expectativas sobre os tipos de superfícies e atmosferas que podemos esperar à medida que expandimos nossa exploração de outros sistemas solares.