¿De qué está hecha la corteza de un planeta habitable con una tectónica de tubos de calor similar a la de Io?

La luna joviana Io es geológicamente activa como la Tierra, pero experimenta tectónica de tubos de calor en lugar de tectónica de placas.

La tectónica de tubos de calor es un modo de enfriamiento de los planetas terrestres en el que el principal mecanismo de transporte de calor en el planeta es el vulcanismo a través de la capa exterior dura, también llamada litosfera. La tectónica de tubos de calor se inicia cuando el vulcanismo se convierte en el proceso de transferencia de calor superficial dominante. Las rocas derretidas y otros materiales planetarios más volátiles se transfieren desde el manto a la superficie a través de respiraderos localizados. Los derretimientos se enfrían y solidifican formando capas de materiales volcánicos fríos. Los materiales recién erupcionados se depositan encima y entierran capas más antiguas. La acumulación de capas volcánicas en el caparazón y la correspondiente evacuación de materiales en profundidad provoca la transferencia hacia abajo de materiales superficiales de manera que los materiales del caparazón descienden continuamente hacia el interior del planeta. - De Wikipedia

[De Wikipedia](https://en.wikipedia.org/wiki/Heat-pipe_tectonics)

Imagine un planeta similar a la Tierra con una masa de aproximadamente 1,5 masas terrestres, que experimenta un calentamiento y una tectónica similares a los de Io. ¿De qué estaría hecha la corteza? ¿Basalto, andesita o una mezcla?

Pasando por Io como ejemplo, uno esperaría basalto. El basalto es de lo que está hecha la corteza oceánica de la Tierra y el vulcanismo de inundación, que probablemente creará gran parte de la superficie de este mundo, también crea basalto.

Por otro lado, las andesitas se crean si el material rico en volátiles se hunde en el manto y regresa a través del vulcanismo. En la tierra, la andesita se crea cerca de las zonas de subducción y se acumula allí a lo largo de los eones. Sin embargo, en este mundo, la subducción ocurriría en todas partes y, por lo tanto, la andesita podría formarse en todas partes.

Algunos podrían preguntarse por qué esto es relevante para mi construcción del mundo, sin embargo, esto determinará cómo se verá el mundo en general.

Los magmas ricos en silicatos se forman típicamente en los límites destructivos de las placas, por fusión parcial y/o asimilación de rocas de la corteza (que son más ricas en sílice que la roca del manto). Dichos magmas erupcionan como andesitas y riolitas o se intruyen como masas graníticas. Las moléculas de cadena de silicato más extensas hacen que estos magmas sean muy viscosos, por lo que cuando se produce una erupción suele ser explosiva (p. ej., Mt St Helens).

Los magmas con bajo contenido de sílice se forman típicamente por la fusión parcial de las rocas del manto debajo de las dorsales oceánicas o en "puntos calientes" como Hawái. Estos magmas erupcionan como basaltos o se entrometen como gabro, y son mucho menos viscosos. Las erupciones son generalmente efusivas. - De la Sociedad Geológica

Entonces, el magma basáltico significaría que el mundo tendría un perfil poco profundo y se parecería mucho a Io y el andesítico significaría que el perfil del mundo sería más nítido, ya que la lava más viscosa puede construir montañas más grandes. Si una mezcla de, digamos, vulcanismo andesítico regular y vulcanismo de inundación basáltica periódica es la respuesta más plausible, eso también sería interesante.

Entonces, ¿cómo será la geología de este mundo? ¿Andesita o basalto? ¿O puedo hacer lo que considere plausible ya que nadie puede probar que estoy equivocado?

Respuestas (2)

Estoy basando esta respuesta en los planetas Heat-pipe de papel de Moore, Simon y Webb (2017, pago). Los argumentos del documento son especulativos, pero creo que las ideas en las que basan sus argumentos responden a su pregunta. Recomiendo leer este documento si tiene o puede obtener acceso. Parece que la respuesta más probable a su pregunta principal es:

Basalto

Moore et. Alabama. argumentan que el volcanismo de tubos de calor puede ser una fase común a los planetas terrestres (rocosos) durante su formación temprana. Hacen este argumento basado en la presencia de ciertas características comunes observadas de los planetas solares terrestres. Uno de ellos es la presencia de una corteza compuesta en gran parte por rocas máficas o ultramáficas (es decir, basaltos y rocas similares). Para citar el papel:

La operación de tubería de calor conduce a: 1) Litosferas gruesas, frías y fuertes a pesar de que el flujo de calor es alto, 2) Dominio de las tensiones de compresión a medida que las capas enterradas se ven obligadas a radios más pequeños, 3) Reemplazo continuo de material litosférico, 4) Alto punto de fusión -fracción (máfica a ultramáfica), erupciones de baja viscosidad y desgasificación eficiente del interior , y 5) Una transición rápida a un comportamiento de tapa estancada o tectónica de placas.

(Énfasis mío)

Por lo tanto, debido a la desgasificación eficiente del interior, la refundición asistida por volátiles es poco probable, y es menos probable que se formen rocas enriquecidas con Al y Si. Según mi lectura de este artículo, esperaría un planeta con una superficie bastante lisa compuesta principalmente de rocas basálticas. Las principales características geográficas que podría ver probablemente sean compresivas (por ejemplo, fallas y pliegues).

Sin embargo, tenga en cuenta que es posible que el basalto no esté garantizado. Los autores proponen una historia geológica para la Luna que incluye una fase de tubería de calor, durante la cual la presencia de volátiles en el interior de la Luna permite que la roca de plagioclasa flotante se eleve hacia la superficie antes de mezclarse con la litosfera. Su mecanismo propuesto me supera un poco, pero me parece que si quieres esa corteza rica en Si y Al, la convección de los tubos de calor debe detenerse relativamente pronto, o la roca de plagioclasa sería reemplazada con roca máfica con el tiempo. Esto podría ser lo que pasó para formar el yegua lunar (que son basálticas).

Finalmente, otra cosa que podría ser interesante para usted: los autores mencionan en la conclusión que el calentamiento externo (como en el caso de Io) no es la única forma de obtener un planeta que permanezca en la fase de vulcanismo de tubos de calor a largo plazo. término. Aquí está la parte relevante:

Dado que el flujo de calor de equilibrio de un planeta se escala como masa/área (para la mayoría de las fuentes de calor plausibles), los planetas terrestres más masivos que la Tierra deberían experimentar episodios más largos de tubos de calor antes del inicio de la tectónica de placas... Para el gran "súper -Tierras" de más de cinco masas terrestres, el tiempo de vida de la fase de tubo de calor puede exceder el tiempo de vida de las estrellas madre similares al Sol y, por lo tanto, es posible que nunca se observe ninguna fase subsiguiente de tectónica de placas. Tales planetas podrían llamarse mejor "super-Ios"...

Andesita, porque en un planeta con vida la subducción no ocurrirá en todas partes.

Tienes un sistema como Io. Pero quieres vida, así que necesitas refugios que no estén cubiertos de lava cada pocos años. Puede limitar su vulcanismo a tuberías permanentes a largo plazo y piscinas de lava, como Loki Patera.

Mientras Io orbita alrededor de Júpiter, las mareas gravitacionales tiran de su interior, depositando cantidades masivas de energía que luego deben subir a la superficie. Pero la luna no tiene placas tectónicas que permitan que el magma se deslice fácilmente. En cambio, el magma se eleva a través de tuberías, no muy diferente del vulcanismo que construyó Hawai. A lo largo de la superficie de Io, las erupciones periódicas estallan y luego se extinguen. Pero en otros lugares, sobre todo en Loki, el canal parece permanecer abierto continuamente...

https://www.newscientist.com/article/2113305-window-to-hell-ios-strongest-volcano-changes-face-as-we-watch/

Hay una rotación constante de magma que se eleva, se enfría y se hunde en la piscina de lava gigante que es Loki Patera. Y tiene sentido: si hay calor y presión constantes y un canal abierto para aliviarlo, ese canal permanecerá abierto.

En su mundo hospitalario para la vida, estos respiraderos activos podrían ser las reliquias de las grietas que se extienden por todo el globo, en sí mismas las reliquias de una época en la que la superficie se estaba enfriando de un fundido uniforme. Al igual que en la Tierra, durante ese tiempo de fusión, los minerales más livianos flotaron hacia la parte superior y, al igual que en la Tierra, esas áreas se convirtieron en corteza. Los basaltos más pesados ​​están confinados a las regiones alrededor de los respiraderos activos, y probablemente caerán pronto.

Gracias por la respuesta. Sin embargo, no estoy tan seguro de necesitar refugios de por vida. Incluso si toda la superficie se renueva dentro de diez mil años, la vida tendrá tiempo de migrar. Las nuevas islas volcánicas se asientan rápidamente y pueden desarrollar ecosistemas ricos en miles de años. Especialmente teniendo en cuenta que la capacidad de migrar y reasentarse en nuevas regiones rápidamente será defendida por la selección natural en este mundo.