Tausend Plattenwelt: Entstehung

Als Geologe fand ich das eine interessante Frage, also fing ich an, darüber zu theoretisieren.

Die Plattentektonik ist ein komplexes System mit mehreren Variablen, die das System beeinflussen, aber um viele Platten zu haben, braucht man im Wesentlichen eine schwächere Kruste als die Erdkruste. Dadurch brechen die Platten früher und in mehr Segmente.

Der verlinkte Artikel beschreibt eine 3D-Modellierungsübung zu diesem Thema.

Um eine schwächere Kruste zu haben, sollten Sie Folgendes in Betracht ziehen:

- Unterschiedliche Zusammensetzung

Die Zusammensetzung eures Planeten unterscheidet sich von der der Erde, was bedeutet, dass verschiedene dominante Gesteinsarten in der ozeanischen/kontinentalen Kruste ihn schwächer machen.

- Schnellere Konvektion*

Die Mantelkonvektion auf eurem Planeten ist schneller; Die ozeanische Kruste hat weniger Zeit zum Abkühlen, wodurch sie dünner und schwächer bleibt.

Dies könnte durch mehr interne Wärme verursacht werden, die zB durch Gezeitenkräfte von mehreren Monden oder einem großen Mond in geringer Entfernung erzeugt wird. Oder viele radioaktive Elemente im Mantel Ihres Planeten.

Eine schnellere Konvektion würde auch einige interessante Wasserchemie-Szenarien ermöglichen; Es wird allgemein angenommen, dass die allgegenwärtigen Karbonatablagerungen aus der späten Kreidezeit zum Teil darauf zurückzuführen sind, dass mehr Kalzium aus (im Vergleich zu heute) sehr aktiven mittelozeanischen Rücken in die Ozeane gelangt ist.

* Beachten Sie, dass der relative Einfluss (und die Art) der Mantelkonvektion im Vergleich zu anderen Mechanismen, die die Plattentektonik antreiben, noch diskutiert wird, aber es wird als Ausgangspunkt betrachtet.

Machen wir eine Annäherung 0. Ordnung: Die Größe einer tektonischen Platte hängt von der Größe der darunter liegenden konvektiven Zelle ab ( Bildquelle ).

Wenn wir uns die Verteilung der Strömungsgeschwindigkeiten über die Zelle ansehen, sehen wir, dass die Geschwindigkeit an den Rändern höher und in der Mitte praktisch null ist. Dies liegt an der Scherspannung zwischen Aufwärts- und Abwärtsströmung.

Man kann sich leicht vorstellen, dass bei einer zu kompakten Zelle die Konvektionsbewegung durch die Reibung behindert wird und somit nicht stattfindet.

Um zu verstehen, welches der beiden Phänomene vorherrscht, kann man sich auf das Verhältnis zwischen der Reynolds-Zahl beziehen

Die Reynolds-Zahl ist das Verhältnis von Trägheitskräften zu viskosen Kräften innerhalb einer Flüssigkeit, die aufgrund unterschiedlicher Flüssigkeitsgeschwindigkeiten einer relativen inneren Bewegung ausgesetzt ist, was als Grenzschicht bekannt ist.$Re =$$\rho \cdot u \cdot L \over \mu$

und Nusselt-Zahl ,

Die Nusselt-Zahl (Nu) ist das Verhältnis von konvektiver zu konduktiver Wärmeübertragung über die Grenzschicht.$Nu =$$h \cdot L \over K$

$Re\over Nu$$=$$\rho \cdot u \cdot K \over h \cdot \mu$.

Wo:

• $\rho$ist die Dichte der Flüssigkeit
• $u$ist die Geschwindigkeit der Flüssigkeit
• $K$ist die Wärmeleitfähigkeit des Fluids
• $\mu$ist die dynamische Viskosität der Flüssigkeit
• $h$ist der konvektive Wärmeübergangskoeffizient der Strömung

Wenn das Verhältnis größer als 1 ist, bedeutet dies, dass die viskosen Kräfte nicht stark genug sind, um den Fluss zu stoppen, während im anderen Fall, wenn das Verhältnis kleiner als 1 ist, die viskosen Kräfte den Fluss stoppen und die Wärmeübertragung hauptsächlich stattfindet durch Leitung.

Um konvektive Zellen zu haben, muss man im ersten Fall sein, also setzt dies, sobald das Material gewählt ist, praktisch eine Grenze dafür, wie klein die Zelle sein kann.

Die Parameter, die die Phänomene beeinflussen, sind oben aufgelistet und wiederum hängen alle vom Material ab. Daher ist es möglich, dass Konvektionszellen mit den richtigen Materialien klein genug sind, dass sie in die Größenordnung von Tausenden gezählt werden können.

Allerdings, da Sie das angeben

Der Planet ist in Größe und Masse erdähnlich

Ich fürchte, es gibt keine Knöpfe zum Drehen, und für einen solchen Planeten ist die Größe der Platten zwangsläufig ähnlich wie auf der Erde, wo eine der kleinsten die Juan-de-Fuca-Platte ist

Die Juan-de-Fuca-Platte, eine der kleinsten tektonischen Platten der Erde, ist ein Überbleibsel der einst riesigen Farallon-Platte, die heute weitgehend unter der nordamerikanischen Platte subduziert ist. Ungefähre Fläche 250.000$km^2$