Tectónica de placas en Supertierras

El descubrimiento de "supertierras" (cinco hasta la fecha), esos planetas de tipo terrestre con una masa hasta diez veces la de nuestro pálido punto azul, ha desencadenado una pequeña revolución en el campo de la exobiología: ¿hasta qué punto serían diferentes a la Tierra estos mundos?.

En este caso, una de las cuestiones principales es la tectónica de placas. La Tierra es el único mundo conocido del Sistema Solar con una tectónica de placas global y activa, por lo cual se considera que este mecanismo es clave en la aparición de la vida y su preservación, ya que puede ayudar a regular el clima terrestre mediante el ciclo del carbono, por ejemplo.

Pues bien, en un reciente artículo, Diana Valencia y sus colaboradores sugieren que la tectónica de placas sería también muy común en las supertierras. De hecho, y dependiendo de la composición del planeta, claro está, sería más sencillo que apareciese esta tectónica en una supertierra que en un planeta de masa similar a la terrestre. También exploran el papel que juega la presencia de agua en la tectónica, considerado por muchos imprescindible para sostener una actividad continuada, lo que explicaría por qué Venus carece de placas activas (aunque quizás las tuvo en un pasado). El equipo aporta la siguiente conclusión:

A wet super-Earth will clearly have enough driving force to sustain subduction. But, more importantly, the consequences for initiating subduction associated with the hydration of a one earth-mass planet (i.e., a reduction of the yield strength by half) would be similar to a doubling of the mass of the planet (Fig. 2). That is to say, both scenarios would be as likely to initiate and maintain subduction.

Naturalmente, la exactitud de los datos del artículo depende de la precisión de los modelos planetarios empleados, muy detallados pero en absoluto perfectos, así que aún puede haber muchas sorpresas en este campo. Por ahora nos quedamos con la conclusión de los autores:

In conclusion, we show here that as mass increases, the process of subduction, and hence plate tectonics, becomes easier. Therefore, massive super-Earths will very likely exhibit plate tectonics. In the future with TPF by NASA and Darwin by ESA it might be possible to use spectroscopy to identify atmospheric signatures suggesting plate tectonism on these objects. This class of planets offers the possibility of finding Earth analogs and, in particular, make attractive targets in the search for habitable planets.

Abstract del artículo:

The recent discovery of super-Earths (masses less or equal to 10 earth-masses) has initiated a discussion about conditions for habitable worlds. Among these is the mode of convection, which influences a planet's thermal evolution and surface conditions. On Earth, plate tectonics has been proposed as a necessary condition for life. Here we show, that super-Earths will also have plate tectonics. We demonstrate that as planetary mass increases, the shear stress available to overcome resistance to plate motion increases while the plate thickness decreases, thereby enhancing plate weakness. These effects contribute favorably to the subduction of the lithosphere, an essential component of plate tectonics. Moreover, uncertainties in achieving plate tectonics in the one earth-mass regime disappear as mass increases: super-Earths, even if dry, will exhibit plate tectonic behaviour.

El paper completo: Inevitability of Plate Tectonics on Super-Earths.