圣路易斯華盛頓大學文理學院地球物理學家安妮·霍夫邁斯特領導的一項研究提出,地球-月亮-太陽系統中不平衡的力量和扭力驅動著整個地幔的循環。
此前,科學家對地殼構造板塊運動的假設是地幔中的對流造成的。對流涉及受熱流體的浮力上升,霍夫邁斯特和她的同事認為這并不適用于固體巖石。他們認為是力而不是熱量移動了大型物體。
人們認為,地球的內部的運作是由內部放射性產生的熱量和地球形成時的碰撞所產生的能量驅動的。但即使是地幔對流的支持者也承認,這些內部熱能不足以推動大規模的構造運動。
相反,地球板塊的移動可能是因為太陽對月球施加了強大的引力,導致月球圍繞地球的軌道被拉長。
霍夫邁斯特說,隨著時間的推移,地-月軌道的質心的位置已經靠近地球表面,現在相對于地心每月擺動 600 公里。隨著地球旋轉,這會產生內部壓力。由于振蕩的質心距地心約 4600 公里,因此地球的切向軌道加速度和太陽拉力在質心之外是不平衡的。
地球溫暖、厚實和強大的內部層可以承受這些壓力,但其薄、冷、脆的巖石圈則會斷裂。
地球每天的自旋使地球從一個完美的球形變得平坦,導致了巖石圈的這種脆性破壞。作者認為,這兩個獨立的應力形成了在外殼中觀察到的板塊碎裂。板塊運動的多樣性來自于不平衡重力的大小和方向隨時間的變化。
但是如何測試這個替代方案呢?霍夫邁斯特建議:一個測試是詳細檢查冥王星的構造,它太小太冷,無法形成對流,但它有一個巨大的衛星,而且其地表很年輕。
該研究包括對巖質行星的比較,結果表明:火山活動和構造活動的存在和持續時間取決于月球大小、衛星軌道方向、與太陽的接近程度以及天體自旋和冷卻速度的特定組合。
霍夫邁斯特指出:“地球是唯一擁有板塊構造所需因素的巖石行星。我們獨特的月亮和與太陽的特殊距離至關重要。”
該研究論文題為"Links of planetary energetics to moon size, orbit, and planet spin: A new mechanism for plate tectonics",已發表在GeoScienceWorld期刊上。
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論文原文:https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/books/book/2323/chapter/131987270/Links-of-planetary-energetics-to-moon-size-orbit