De la tectónica de placas de la Tierra a la «tectónica de campi» de Venus

Por Daniel Marín, el 8 septiembre, 2021. Categoría(s): Astronomía • Exoplanetas • Venus ✎ 90

Nuestro planeta es muy especial. Es el único lugar del sistema solar que conocemos que posea vida y el único con masas de agua en la superficie de forma permanente. La habitabilidad de la Tierra está directamente relacionada con otra característica única de nuestro planeta: la tectónica de placas. Y no es una característica cualquiera. La tectónica de placas es un termostato natural que regula la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera, impidiendo —o al menos retrasando— que un planeta sufra un efecto invernadero descontrolado o se convierta en una bola de nieve, garantizando la habitabilidad de un mundo durante eones hasta que su estrella se vuelva demasiado brillante (en el caso de la Tierra, dejará de ser habitable dentro de unos mil millones de años). Además, la tectónica de placas ayuda a que el núcleo metálico se enfríe más eficientemente, generando movimientos de convección que son los responsables de la creación del campo magnético, una de las defensas naturales contra la radiación espacial. Entonces, ¿qué es lo que hace falta para que un planeta desarrolle tectónica de placas?

Recreación de un volcán venusino en una posible zona de subducción (NASA).

El primer factor es obvio: el tamaño. Un mundo muy pequeño se enfriará rápidamente y, aunque logre desarrollar tectónica de placas, esta se parará no mucho tiempo después de su formación. A priori, esto podría significar que los planetas más grandes, como las supertierras, podrían mantener activa la tectónica de placas más tiempo. Pero este punto no está nada claro y hay modelos que sugieren que los planetas más masivos que la Tierra también tendrían menos probabilidades de desarrollar tectónica de placas. Para un tamaño planetario dado, el factor más decisivo es, no obstante, la viscosidad del manto. Un manto poco viscoso tendrá movimientos de convección fuertes, pero provocará pocas tensiones en la litosfera rígida, por lo que es difícil que se puedan formar placas. Para mantos muy viscosos, la convección se ralentiza tanto que las tensiones sobre la litosfera también disminuyen. Por tanto, la clave para entender la tectónica de placas es averiguar qué factores influyen en la viscosidad del manto.

La tectónica de placas y el ciclo del carbono (Maxim D. Ballmer y Lena Noack).
Diferencia entre un mundo con placas, como la Tierra (izquierda) y otro con una litosfera gruesa y estética (stagnant lid) (Maxim D. Ballmer y Lena Noack).

La viscosidad del manto está directamente relacionada con la temperatura del mismo —lo que a su vez depende del tamaño del planeta— y su composición (la proporción de magnesio y silicio o la de hierro y magnesio pueden hacer variar la viscosidad del manto entre dos y tres órdenes de magnitud). La viscosidad también varía según el contenido en volátiles —cuanta más agua tenga el manto, menos viscoso será— y la presión —a mayor presión, mayor viscosidad, aunque este factor es fuertemente dependiente de la estructura microscópica de los minerales—. Lamentablemente, la viscosidad no es una magnitud que podamos medir desde el exterior del planeta, y es complicado acotarla, incluso si tenemos acceso a la superficie. Pero hay otro factor que también influye en la aparición de la tectónica de placas: la temperatura de la superficie. Y, diferencia de la viscosidad del manto, la temperatura superficial es una magnitud que resulta mucho más sencilla de medir, incluso en exoplanetas. Una litosfera fría es más rígida y, por tanto, menos susceptible de desarrollar tectónica de placas. Con temperaturas superficiales más altas que las terrestres no está muy claro lo que pasa. Por un lado, los límites entre placas se vuelven menos definidos, pero podría aparecer una tectónica de placas, aunque sea de forma periódica o local. De hecho, eso es lo que algunos autores creen que pasa en Venus actualmente.

Relación entre la masa de un planeta y la probabilidad de la aparición de tectónica de placas. Como vemos, hay modelos para todos los gustos, aunque parece que la masa de la Tierra está en el punto idóneo, aunque probablemente sea un sesgo de los modelos (Maxim D. Ballmer y Lena Noack).
Actividad tectónica en la Tierra (NASA).

Recientemente, un estudio de un grupo de investigadores liderado por Paul K. Byrne ha identificado varias zonas de la superficie de Venus como el equivalente de placas tectónicas, pero en un mundo con una temperatura superficial más alta. Estas «placas de alta temperatura» son mucho más pequeñas que las terrestres, que, como sabemos, tienen bordes bastante nítidos. En realidad, la mayor parte de la superficie de Venus estaría formada por «límites» de estas placas, que reciben la denominación de campus en latín (campi en plural). Más que placas, los campi serían como icebergs rocosos arrastrados por el resto de la litosfera, una configuración que se cree pudo tener lugar en la Tierra primigenia, cuando la litosfera de nuestro planeta era más fina. El mayor de estos campi tendría el área de Europa occidental, mientras que el más pequeño sería comparable a Irlanda en extensión. Según este estudio, Venus tendría hasta 58 campi, lo que contrasta con las aproximadamente 15 placas que posee la Tierra. Hasta ahora, se pensaba que Venus poseía una litosfera gruesa, rígida e inmóvil —stagnant lid— en la que la actividad volcánica solo está localizada sobre las plumas del manto, como en Mercurio o Marte.

Nüwa Campus en Venus, quizá una de las «placas» venusinas (Paul K. Byrne y Sean C. Solomon).
Distribución de los campi venusinos (Paul K. Byrne et al.).

Entender la hipotética «tectónica de campi» venusina es una prioridad de cara a explicar la divergencia evolutiva de ambos planetas y, por extensión, la probabilidad de que un mundo potencialmente habitable desarrolle tectónica de placas. ¿Tuvo Venus una tectónica de placas normal cuando era un mundo habitable y luego desarrolló los campi cuando la temperatura superficial se disparó? Si realmente existe esta tectónica venusina, ¿cuándo apareció? Es posible que dentro de unos años tengamos la respuesta gracias a las sondas EnVision, DAVINCI+ y VERITAS, que serán lanzadas a finales de esta década para estudiar Venus. Si aprendemos cuáles son los factores precisos que permiten la aparición de la tectónica de placas en un mundo, en el futuro seremos capaces de estimar si un exoplaneta posee o no esta característica crítica para la habitabilidad.

Referencias:

  • https://www.pnas.org/content/118/26/e2025919118
  • https://arxiv.org/pdf/2108.08385.pdf


90 Comentarios

  1. Buenos días,
    Gracias Daniel por este magnífico artículo sobre geología planetaria, comparativa entre planetas conocidos y cercanos.
    Sobre otro tema y como buen aficionado que eres al cine… ¿harás comentario sobre la película Space dogs?, sobre el lanzamiento de Laika en el Sputnik II. No es nueva pero creo que se estrena ahora en España, igual estoy completamente equivocado.
    Aquí dejo el tráiler…. https://www.youtube.com/watch?v=2xtfnWraLZ4

    Saludos y muchas gracias por este único lugar donde el espacio se nos acerca de forma directa y con el rigor del que sabe y del espacio libre que se incluye para opinar.

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