Почему Венера, наш близнец, так и не стала второй Землей: ответ скрывался в её раскалённых недрах

Высокая температура недрах Венеры препятствует глобальной тектонике плит — Балмер

Планеты земной группы кажутся похожими: каменные тела, схожее строение, древние магматические процессы. Но стоит заглянуть глубже — и выясняется, что их поверхности развиваются совершенно по-разному. Новое исследование международной команды учёных предлагает первую универсальную классификацию тектонических режимов и объясняет, почему Венера, такая похожая на Землю по массе и размеру, так и не обзавелась тектоникой плит. Об этом сообщает журнал Nature Communications.

Как появилась первая общая классификация тектонических режимов

Авторы работы — специалисты Гонконгского университета и их коллеги — использовали масштабное многократное 2D-моделирование конвекции мантии на каменистых планетах. В каждой симуляции "планету" "старили" до 10 миллиардов лет, пока её тектоническое состояние не становилось стабильным. Затем исследователи применили статистический анализ и выделили шесть режимов тектоники.

Пять из них были известны раньше:

мобильный (как у Земли);
застывший (как у Марса);
эпизодический;
малоподвижный;
плутонически-малоподвижный.

Но появился и новый тип — эпизодически-малоподвижный, сочетающий черты двух других режимов. Именно он оказался ключом к пониманию того, что происходит на ранней Земле и современной Венере.

Этот подход впервые позволяет выстроить непрерывную схему эволюции тектоники от молодых горячих планет к холодным зрелым. При этом различия между планетами объясняются не только их размером, но и историей охлаждения, внутренним теплопотоком и прочностью внешней оболочки.

Что означают тектонические режимы и почему это важно

Мобильный режим Земли — это хорошо знакомая тектоника плит: литосфера разбита на блоки толщиной 20-200 км, которые движутся, погружаются в мантию, сталкиваются, разрушаясь и формируя новые структуры.

Застывший режим — противоположность: кора толще 200 км, движение отсутствует. Такое состояние характерно для Марса, который давно "остыл" геодинамически.

Эпизодический режим — промежуточный вариант. Планета может сотни миллионов лет находиться в спокойной фазе, а затем на краткое время переживать "вспышку" движения и разрушения коры. Длительные паузы сменяются короткими эпизодами тектонической активности.

Малоподвижный режим предполагает, что поверхность лишь слегка деформируется: мантия перерабатывает нижние слои литосферы, но нет полноценной субдукции.

Плутонически-малоподвижный режим — это чередование "застоя" и слабой мобильности. Причём плиты здесь не погружаются, а скорее откалываются по частям.

А вот новый режим, эпизодически-малоподвижный, оказался особенно важным. Он состоит из двух фаз: подвижной и плутонически-малоподвижной, но мобильная стадия краткосрочна (до 500 миллионов лет) и возникает локально.

Это объясняет данные о том, что древняя Земля могла переживать несколько циклов "включения" подвижности, прежде чем её кора окончательно стала достаточно хрупкой, чтобы запустить полноценную тектонику плит.

Что происходит на Венере: почему у неё нет плит?

Хотя Венера схожа с Землёй по массе и радиусу, её поверхность абсолютно другая: никаких тектонических плит, никаких зон субдукции. Теперь исследователи предлагают убедительное объяснение: планета застряла в эпизодически-малоподвижном режиме.

В мобильной фазе на Венере действительно возникают трещины и участки движения. Но её чрезвычайно высокая внутренняя температура приводит к тому, что трещины буквально "сплавляются", не давая литосфере разрушиться окончательно. Она остаётся слишком прочной, чтобы сформировать отдельные плиты.

В результате мобильность не нарастает, а фиксируется на раннем уровне. Это объясняет, почему у Венеры есть признаки локальной тектоники, но нет глобальной системы плит.

Значение исследования для понимания Земли и экзопланет

Авторы подчёркивают, что новый режим помогает объединить модели древней Земли и современной Венеры в единую концепцию. Повторяющиеся циклы подвижности на ранней Земле могли постепенно снижать прочность коры, что привело к переходу к мобильному современному состоянию.

"Наши модели тесно связывают конвекцию в мантии с активностью магмы. Это позволяет в рамках одной теоретической концепции изучать и долгую геологическую историю Земли, и современное состояние Венеры", — отметил Максим Балмер, соавтор исследования.

Эта связь особенно важна для поиска аналогов Земли и суперземель за пределами Солнечной системы. Тектоника плит — ключевой фактор долгосрочной обитаемости: она регулирует углеродный цикл, климат и вулканизм.

Сравнение: Земля и Венера с точки зрения тектоники

Земля прошла этапы эпизодической и малоподвижной тектоники и перешла к полноценной мобильности.
Венера осталась в эпизодически-малоподвижном режиме из-за высоких температур.
Корка Земли постепенно разрушалась и становилась пластичнее, у Венеры — наоборот, укреплялась.
На Земле сформировались стабильные плиты, на Венере — лишь краткие локальные подвижные зоны.