En los últimos años, la comunidad científica tanto de Argentina como del mundo se ha interesado en el estudio de planetas distintos a la Tierra, ya sea dentro de nuestro Sistema Solar o aquellos que orbitan alrededor de otras estrellas lejanas, conocidos éstos últimos como exoplanetas

En particular se ha prestado mucha atención a planetas denominados terrestres o rocosos, los cuales están formados por un núcleo rico en metales (mayormente hierro), un manto rico en minerales silicatados y una corteza formada por una variedad de diferentes minerales. 

Estos estudios, en general, están basados en la búsqueda de planetas con cierta posibilidad de habitabilidad a lo largo del tiempo. Es decir la posibilidad de albergar algún tipo de vida, desde formas muy sencillas como por ejemplo bacterias o microorganismos hasta algún otro tipo más complejo. Para ello, se persiguen evidencias de presencia de agua líquida en superficie, la existencia de un campo magnético que pueda proteger a la vida superficial de la radiación cósmica proveniente del Sol, si se trata de nuestro sistema,  o de la estrella en cuestión alrededor de la cual esté girando el exoplaneta y además, y muy importante, la existencia de un proceso de tectónica de placas, ya que esto permite la existencia del Ciclo del Carbono, el cual estabiliza la temperatura superficial del planeta a lo largo de periodos de tiempo prolongados.  

Antes de explicar detalladamente de qué trata la teoría de la Tectónica de Placas, la pregunta más sencilla que podemos plantearnos sería ¿Cuáles son los procesos que le dan forma a la superficie de los planetas? La respuesta es el Tectonismo y se refiere a las deformaciones de la capa exterior de un planeta a través de pliegues, fallas u otras estructuras. La fuente de energía que impulsa esta actividad tectónica es el flujo de calor desde el interior planetario, recordemos que todos los planetas rocosos en sus inicios pasaron por una etapa en donde toda su masa estuvo en estado fundido (o casi fundido) y se han estado enfriando desde entonces, formando una corteza sólida en la superficie, pero manteniendo un núcleo interior aún en estado fundido.

Sin embargo, cada planeta tiene una historia particular y por lo tanto características tectónicas únicas. Planetas como Venus, la Tierra y Marte, son lo suficientemente grandes como para haber permanecido calientes en el interior y aún tener un tectonismo activo. Mientras que, los astros más pequeños, como la Luna y Mercurio, ya se han enfriado y solidificado en su totalidad y no presentan tectonismo en el presente. La Tierra es única entre los planetas ya que es la única en la que la litosfera, es decir la parte superior del manto junto a la corteza, está dividida en varias placas rígidas,  y por ello presenta una tectónica de placas muy activa.

Un breve acercamiento a la Teoría de la Tectónica de Placas:

La tectónica de placas puede definirse como una teoría compuesta por una gran variedad de ideas y conceptos entrelazados que explican el movimiento existente en la capa más externa de la Tierra, la litósfera, a través de mecanismos de subducción y de expansión del fondo oceánico. Estos movimientos a su vez generan los principales rasgos geológicos de nuestro planeta: continentes, grandes cordilleras, volcanes y cuencas oceánicas.

Recordemos que nuestro planeta puede dividirse en tres capas principales según su composición química. Partiendo desde el centro hacia la superficie tenemos: el núcleo, el manto y la corteza. Sin embargo, existe otra división quizás menos conocida en la cual se divide al planeta en capas debido a sus propiedades mecánicas, las cuales son, desde el centro hacia la superficie: núcleo interno, núcleo externo, manto inferior, manto superior y litósfera. 

 

Clasificación de las capas internas de la Tierra según su composición química (derecha) o sus propiedades mecánicas (izquierda).

 

A medida que los planetas rocosos se enfriaban, se formó la capa exterior rígida: la litosfera. El movimiento continuo de material caliente en el interior del planeta hace que la litosfera se deforme: elevándose, rompiéndose y cabalgando sobre sí misma. 

Según la teoría de la Tectónica de Placas, el manto superior junto con la corteza suprayacente, se comportan como una capa fuerte y rígida, llamada Litósfera, que está rota en numerosos fragmentos denominados Placas Litosféricas.  Estas placas se encuentran por encima de una región más dúctil del manto, conocida como Astenósfera. La temperatura y la presión de esta región son tan elevadas que las rocas allí se encuentran próximas a sus temperaturas de fusión, lo que genera una zona muy dúctil que permite una efectiva separación de la litosfera de las capas subyacentes. Así, la roca poco resistente que se encuentra dentro de la astenósfera superior permite el movimiento de la capa externa rígida de la Tierra.

Las placas litosféricas se mueven unas con respecto a las otras y cambian continuamente de tamaño y forma. El movimiento de estas placas es muy lento pero continuo, aproximadamente de unos cinco centímetros al año, equivalente a la velocidad de crecimiento de nuestras uñas. Este movimiento es impulsado por la distribución desigual del calor en el interior terrestre, allí el material caliente que se encuentra en las profundidades del manto se mueve lentamente hacia arriba debido a su más baja densidad y sirve como una parte del sistema de convección interna de nuestro planeta. Al mismo tiempo, las placas más frías y densas de la litosfera oceánica descienden al manto, poniendo en movimiento la capa externa rígida de la Tierra y completando la corriente convectiva interna. Por último, los fuertes roces entre los bordes de las placas litosféricas generan terremotos, crean volcanes y deforman grandes masas de roca al elevarse como montañas.

 

Estas representaciones muestran como durante el movimiento convectivo del material presente en el Manto se mueve el material frío hacia abajo y el caliente hacia asciende y debido a ellas la litosfera se encuentra en movimiento permanente. 

 

Este mapa muestra las direcciones en las que se mueven las placas y además los posibles límites entre cada una de ellas. Notar que en algunos de estos límites, los convergentes, se produce mucha deformación, dando lugar a la formación de montañas y a la generación de terremotos.

 

Como hemos mencionado en la introducción de este artículo, los exoplanetas, planetas en órbita alrededor de estrellas distantes, han estado atrayendo un gran interés debido a la posibilidad de que algunos de ellos alberguen vida. Existen numerosos proyectos que buscan descubrirlos, como por ejemplo la misión Kepler, la cual consiste en un observatorio espacial que orbita alrededor del Sol en búsqueda de planetas extrasolares, especialmente aquellos rocosos de tamaño similar a la Tierra y que se encuentran en la zona de habitabilidad de su estrella. 

Sin embargo, estas observaciones de exoplanetas por sí solas proporcionan información muy básica. Por lo que es muy importante combinar campañas de observación con grandes proyectos de simulación computacional que logren producir modelos de la evolución geológica de dichos planetas rocosos a lo largo del tiempo.

Basados en esta premisa, un grupo de científicos a través de enormes simulaciones que involucran a cientos de computadoras lograron simular el desarrollo del interior de estos planetas, en particular de los denominados rocosos. 

“Debido a las grandes distancias involucradas, tenemos una cantidad limitada de información sobre estos exoplanetas, pero podemos comprender algunos factores, como la posición, la temperatura y alguna idea de la geoquímica de los exoplanetas. Esto nos permite modelar cómo se desarrollan” comentó Craig O’Neill (Director del Centro de Investigación Planetaria de la Universidad de Macquarie, Australia).

Se han publicado numerosos estudios con modelos sobre especulaciones de la existencia de tectónica de placas en exoplanetas de gran tamaño. Dichas publicaciones basan sus teorías en diferentes aspectos como la masa del planeta (su tamaño), el calor interno del mismo y la presencia de agua en el manto. 

Sin embargo, en el trabajo científico publicado en agosto del año 2014, los científicos ponen su atención no solo en el calor inicial de estos planetas, su masa o la presencia de agua, sino además en la viscosidad y los parámetros que la afectan, como son la presión y la temperatura. Para ello realizaron simulaciones teniendo en cuenta planetas con masas de entre 0.1 y 10 masas terrestres, con o sin presencia de agua.

Según este estudio, la viscosidad inicial presente en los materiales del manto influye fundamentalmente en el régimen convectivo que se desarrollará en el manto el planeta y en la probabilidad de que se desarrolle o no una tectónica de placas. Descubrieron además que, las condiciones iniciales de temperatura tienen una influencia principal en la probabilidad de que un planeta pueda desarrollar una tectónica de placas. 

Además concluyen que este fenómeno no depende directamente del tamaño del planeta sino de la presencia de agua en su superficie. Como vemos, la probabilidad de que un planeta desarrolle una tectónica de placas depende de muchos factores correlacionados e interdependientes.

¿Hay Tectónica de Placas en otros planetas?

Al igual que la Tierra, se cree que Venus y Marte tuvieron interiores muy calientes, lo que habría colaborado para el desarrollo de una Tectónica de Placas. Sin embargo, si bien sus superficies muestran evidencia de deformación gracias al tectonismo, ninguno de estos planetas presenta una tectónica de placas propiamente dicha.

Marte es un planeta muy pequeño en relación a la Tierra, es casi un 50% más chico, La Tierra posee un diámetro ecuatorial de 12756 km, mientras que el mismo para Marte es de solo 6792 km. Sin embargo, posee una capa externa más gruesa, lo suficientemente gruesa como para soportar el volcán más alto del Sistema Solar: el Monte Olimpo con casi 23.000 m de altura, unas tres veces la altura del Monte Everest la cima más alta en la Tierra. Se cree que gran parte de la actividad tectónica que actuó en el planeta rojo es el resultado de la convección de calor en su interior. Sin embargo, esta convección parece haber estado restringida a unos pocos lugares particulares, provocando que la superficie en dichos sitios se abulte, se estire y se agriete. La mayor de esta área es Tharsis Bulge, un enorme altiplano volcánico presente en las zonas ecuatoriales del planeta vecino. Otro ejemplo son los Valles Marineris, un gigantesco sistema de cañones que recorre el ecuador marciano justo al este de la región de Tharsis.

Cañadones del Valle Marineris.

 

Venus también muestra evidencia de cierta actividad tectónica pasada ya que en su superficie exhibe regiones estiradas, fragmentadas o plegadas.

Por el contrario, Mercurio y la Luna no presentan tectonismo. Se cree que la Luna ha estado inactiva durante los últimos 3.000 millones de años, mientras que en Mercurio la actividad tectónica cesó hace unos 3.700 millones de años. Sin embargo, en ambos astros hay indicios de tectonismo pasado: presentan fracturas, aparentemente como resultado de fuerzas de compresión generadas al enfriarse el cuerpo celeste. 

En el caso de Mercurio, casi la totalidad de su superficie se encuentra cubierta por una red de crestas, algunas de más de 300 kilómetros de largo, lo que científicos asignaron como resultado de contracciones a medida que el planeta perdía calor de su interior y se enfriaba.

Acantilados y Crestas en la superficie de Mercurio, tapizados con cráteres provocados por el impacto de meteoros.

Lo más parecido a placas tectónicas en nuestro Sistema Solar lo posee una de las cuatro principales lunas de Júpiter: Europa. Éste cuerpo rocoso de 3.121,6 km de diámetro, posee costras heladas en su superficie, quizás cubriendo océanos profundos. El hielo se rompe en placas que actúan de manera similar a las placas tectónicas en la Tierra. En algunos lugares, las placas de hielo se han deslizado unas sobre otras, en otras zonas se han enfrentado unas a otras, y en algunas zonas los témpanos de hielo se han separado, creando un espacio que ha sido cubierto por hielo más joven.

Hay un Universo basto que descubrir, por ahora no se ha encontrado dentro ni fuera de nuestro Sistema Solar un planeta parecido a la Tierra: con presencia de Placas Tectónicas y vida exuberante. Quizás en un futuro podamos descubrir nuevos planetas parecidos a nuestro hogar.  Las mentes más atrevidas imaginarán un nuevo mundo para colonizar o tal vez en dónde la humanidad pueda encontrar refugio si llegamos al extremo de convertir inhabitable a nuestro planeta. Sin embargo, la expectativa más modesta y concreta es sencillamente la de descubrir que no tenemos la exclusividad en el universo de eso que llamamos vida.

 

Fuentes de imágenes:

  • Imagen Monte Olimpo: https://www.eulixe.com/articulo/foto-del-dia/monte-olimpo-cumbre-mas-alta-sistema-solar/20200421114250019144.html
  • Imagen Cañadones del Valle Marineris: https://hipertextual.com/2015/04/noctis-labyrinthus
  • Imagen Acantilados y Crestas en la superficie de Mercurio. https://elplata nerord.blogspot.com/2014/03/mercurio-el-planeta-arrugado-que-se.html
  • Imagen Clasificación de las capas internas de la Tierra según su composición química (derecha) o sus propiedades mecánicas (izquierda): http://usuarios.geofisica.unam.mx/cecilia/CT-ICT/23a-EstrTierra.pdf
  • Imágenes sobre convección del Manto http://roble.pntic.mec.es/afep0032/movimientoplacas.html