Расчёт: замедление вращения Земли после образования Луны могло деформировать первую кору

Планетарный геофизик Саймон Дж. Лок из Бристольского университета рассчитал, как замедление вращения юной Земли могло повлиять на её первую кору, сообщает исследование в Journal of Geophysical Research Solid Earth doi.orgJournal of Geophysical Research Solid Earthdoi.orgОткрыть источник ↗. Удар, породивший Луну около 4,5 млрд лет назад, раскрутил Землю: сутки длились примерно 2,3–5 часов. В течение следующих десятков миллионов лет вращение заметно замедлилось, поскольку приливы отодвигали Луну doi.orgJournal of Geophysical Research Solid Earthdoi.orgОткрыть источник ↗.

Толщина коры и форма планеты

Лок объединил модели внутреннего строения Земли с несколькими сценариями ранней орбиты Луны и её приливной эволюции. Сразу после удара планета была сильно сплюснута. В самых экстремальных сценариях экваториальный радиус вдвое превышал полярный. Это снижало эффективную силу тяжести у экватора и вместе с ней давление, под которым расплавы мантии собирались в первую кору doi.orgJournal of Geophysical Research Solid Earthdoi.orgОткрыть источник ↗.

Поэтому кора у экватора должна была получиться толще, чем у полюсов. В типичном сценарии разница составляет около 15 процентов; при очень быстро вращавшейся ранней Земле экваториальная кора могла быть толще до десяти раз doi.orgJournal of Geophysical Research Solid Earthdoi.orgОткрыть источник ↗.

По мере удаления Луны сутки удлинялись, и Земля становилась круглее. Её поверхность должна была растягиваться у полюсов и сжиматься у экватора. По расчётам, такое изменение формы могло вызывать тектонические деформации, по меньшей мере временно сопоставимые с деформациями на современных границах плит. Даже в консервативном сценарии скорости деформации местами в течение нескольких миллионов лет превышали скорости на медленных современных границах плит. В сценариях с большим начальным моментом импульса экваториальное сжатие длилось заметно дольше, а краткие пики достигали скоростей Гималаев, но вдоль всего экватора doi.orgJournal of Geophysical Research Solid Earthdoi.orgОткрыть источник ↗.

Возможные последствия для древних пород

Результат зависел от реологии древнейшей коры. Сближение могло погрузить гидратированный и выветрелый поверхностный материал; при повторном плавлении он дал бы богатые кремнезёмом магмы и породы, похожие на континентальную кору. Возможными последствиями названы также обширный вулканизм и дегазация недр doi.orgJournal of Geophysical Research Solid Earthdoi.orgОткрыть источник ↗.

Второй эффект связан с ростом давления внутри Земли при замедлении вращения. Фазовые переходы могли уплотнить части глубинной коры, вызвав их отслоение и погружение в мантию, что создало бы ранние неоднородности мантии. В сумме эти процессы могут объяснять разнообразие типов пород, возникшее в течение десятков миллионов лет после образования Земли doi.orgJournal of Geophysical Research Solid Earthdoi.orgОткрыть источник ↗.

Автор подчёркивает: это не означает существования современной системы подвижных плит. Модель даёт напряжения и деформации от изменения формы планеты, а поведение молодой, отчасти ещё горячей породы зависело от её свойств. Движение Луны в ту эпоху и время затвердевания поверхности остаются неопределёнными, поэтому результат описывает правдоподобный дополнительный фактор ранних движений коры, а не прямое подтверждение их хода. Будущим моделям придётся учитывать приливы, остывание и поведение пород совместно.