Les scientifiques ont longtemps été intrigués par les surfaces des corps terrestres autres que la Terre qui révèlent de profondes similitudes sous leurs histoires volcaniques et tectoniques superficiellement différentes.

Une équipe de scientifiques de la NASA, L'Université de Hampton et l'Université de Hong Kong proposent une nouvelle façon de comprendre le refroidissement et le transfert de chaleur des intérieurs planétaires terrestres et comment cela affecte la génération des terrains volcaniques qui dominent les planètes rocheuses. Sur la base de la dynamique actuelle de la lune chauffée par les marées de Jupiter, oh, les scientifiques émettent l'hypothèse que les histoires géologiques des corps terrestres du système solaire, spécifiquement Mercure, Vénus, Lune et Mars, sont cohérents avec un mode d'évolution planétaire précoce impliquant des caloducs. Ils proposent en outre que le refroidissement par caloduc est un processus universel qui peut expliquer les caractéristiques communes observées à la surface des planètes terrestres.

Les conclusions de l'équipe sont discutées dans un article récemment publié dans Lettres des sciences de la Terre et des planètes .

"Nous pensons que le concept d'un mode caloduc de formation des planètes est important et aidera à expliquer l'évolution de toutes les planètes rocheuses, " a déclaré le Dr Justin Simon, Scientifique planétaire de la NASA, Centre de cosmochimie isotopique et de géochronologie de la division des sciences de la recherche et de l'exploration des astromatériaux du Johnson Space Center de la NASA à Houston, Texas et l'un des coauteurs de l'article. "S'il s'avère correct, il sera discuté avec les théories de la tectonique des plaques, les "océans magmatiques" planétaires et la "théorie de l'impact géant pour l'origine de la lune".

Les scientifiques émettent l'hypothèse que le refroidissement par caloduc a été impliqué dans l'évolution de toutes les planètes terrestres, y compris la Terre primitive, et représente la transition de l'océan magmatique aux modes tectoniques à couvercle rigide ou à plaques de l'évolution planétaire. Les caloducs transportent la chaleur de l'intérieur vers la surface via la fonte du manteau et l'ascension du magma. Les éruptions qui en résultent conduisent à un resurfaçage volcanique mondial par lequel des couches volcaniques plus anciennes sont progressivement enfouies et poussées vers le bas pour former d'épaisses, lithosphères mécaniques froides et fortes.

Les auteurs passent en revue les observations relatives à la formation des surfaces de chacune des planètes telluriques et les modèles actuels qui ont été proposés pour les expliquer. Ils discutent ensuite des principaux problèmes en suspens et montrent comment l'hypothèse du caloduc peut les résoudre de manière cohérente sur toutes les planètes.

"Les corps terrestres de notre système solaire semblent suffisamment différents pour que l'opinion classique soit qu'ils se sont tous formés différemment, au moins en termes de fabrication de leurs coques extérieures. Si notre analyse est fondée, il pointe dans la direction d'un modèle universel pour le développement précoce des planètes telluriques, à travers notre système solaire et au-delà, " a déclaré le Dr Alexander Webb, Professeur agrégé, L'Université de Hong Kong.

Les auteurs notent que Mercure a globalement refait surface au début de son évolution par des éruptions volcaniques mettant en place des plaines lisses avec peu de centres d'éruption identifiables. Les auteurs concluent que les observations géologiques de la planète indiquent un épisode de caloducs fonctionnant un peu moins que le premier milliard d'années de l'évolution de Mercure. La surface de Vénus est également dominée par des laves avec de larges plaines constituées de nombreuses coulées s'étendant sur des centaines de kilomètres à faible pente avec peu de structures sources identifiables. Vénus n'affiche pas un flux volcanique suffisant pour subir actuellement un refroidissement actif par caloduc, mais les auteurs concluent que l'épaisseur, Le couvercle lithosphérique stagnant est une relique du fonctionnement du caloduc qui a rapidement cessé il y a plusieurs centaines de millions d'années.

Parmi les caractéristiques de surface les plus importantes sur Mars figurent ses grands volcans, anciens terrains de cratères et la dichotomie crustale entre l'hémisphère sud élevé et l'hémisphère nord déprimé. On ne sait toujours pas quels processus étaient responsables de la formation de la dichotomie, mais les auteurs concluent qu'une forte lithosphère ancienne créée par le volcanisme caloduc aurait aidé à la préservation de cette ancienne caractéristique. De la même manière, la Lune se distingue par une forme qui est considérablement hors d'équilibre hydrostatique, mais la préservation d'une forme de déséquilibre nécessite une forte, lithosphère précoce. Les auteurs soutiennent qu'une forte lithosphère est précisément le comportement attendu d'un corps soumis à un refroidissement par caloduc.

L'équipe a réuni des géologues, des preuves géochimiques et géochronologiques des corps terrestres de notre système solaire pour montrer que les caloducs peuvent avoir fourni le mécanisme principal de la formation et du resurfaçage de la croûte. L'hypothèse du caloduc fournit une explication uniforme des caractéristiques communes des planètes terrestres connues qui n'ont pas subi de tectonique des plaques et devrait être considérée comme un aspect important de leur évolution.

"Le développement de cette théorie est un excellent exemple de la façon dont l'exploration de nos voisins planétaires, dans ce cas [la lune de Jupiter] Io, a conduit à une meilleure compréhension de la Terre ainsi que des planètes rocheuses à travers la galaxie, " a déclaré le Dr William Moore, professeur de sciences atmosphériques et planétaires, Université de Hampton, ETATS-UNIS.

Des caloducs devraient également se produire sur des exoplanètes rocheuses en orbite autour d'autres étoiles. Une planète deux fois plus massive que la Terre devrait mettre plus de deux fois plus de temps à se refroidir, car la surface ne croît pas aussi vite que la masse. Pour les grandes exoplanètes, la durée de vie du mode caloduc peut dépasser la durée de vie des étoiles mères semblables au Soleil et ainsi aucune phase ultérieure de la tectonique des plaques peut ne jamais être observée. Cette étude nous oblige à repenser nos attentes quant aux types de surfaces et d'atmosphères auxquels nous devons nous attendre alors que nous élargissons notre exploration d'autres systèmes solaires.