Земля является единственной планетой в Солнечной системе, для которой характерна тектоника литосферных плит. Подобные по строению Венера и Марс не проявляют такой геодинамической активности.
По сей день не все детали механизма тектоники изучены. Так, остаются неустановленными однозначно причины субдукции.
Древнейшими породами, обнаруженными на Земле, являются разности, слагающие кратоны. Так, датировка цирконовых пород Западной Австралии показала, что их возраст составляет 4,35 млрд. лет. На основе этого считается, что земная кора начала формироваться в это время. Существует гипотеза, что на 200 млн лет ранее Земля столкнулась с Тейей, что привело к образованию Луны. На основе этого было выдвинуто предположение о том, что тектоника литосферных плит была запущена ударом крупного космического объекта.
Новое исследование Калифорнийского университета было посвящено проверке данной гипотезы путем моделирования. Учеными была построена двухмерная модель геодинамики катархейской мантии и трехмерные модели для анализа возникновения тектоники.
Моделирование охватывает период спустя 50 млн лет после формирования земной коры. Авторы предполагают, что в то время температура на границе мантии и ядра составляла 5273 К, что на 700-1800 К выше современного значения, ввиду разогрева железным осадком Тейи, опустившимся в эту область после столкновения в виде двух крупных структур с низкой скоростью сдвига. В таких условиях могло начаться плавление данного слоя.
Спустя 99 млн лет после столкновения в этих структурах сформировался мантийный плюм. Поднимаясь к верхней мантии, он стал сужаться ввиду низкой вязкости. Еще через 10 млн лет плюм внедрился в ослабленную им литосферу, сформировав вязкую клиновидную структуру. За 14 млн лет по ней произошел раздвиг литосферы с опусканием краев. Таким образом сформировалась зона субдукции.
Однако моделирование показало, что описанный процесс мог произойти только в определенном диапазоне условий. Так, для его протекания необходим предел текучести литосферы в 80 мПа. При значении в 100 мПа зона субдукции не возникла. Хотя предварительные расчеты показывали, что в таких условиях она образуется, но с одной стороны, а при 150 мПа плюм не может внедриться в литосферу. К тому же процесс прекращается при снижении температуры на границе мантии и ядра до 3773 К, а при значениях менее 3273 К не происходит. Таким образом, было подтверждено, что основным фактором, обусловливающим тектонику литосферных плит, является температура на границе мантии и ядра.
