Estudio de diferentes escenarios en el modelado de la influencia de la interacción de mareas en la evolución térmica del interior terrestre

Abstract

En el presente trabajo se estudia la influencia de las mareas sólidas en el manto terrestre a lo largo de la historia dinámica del sistema Tierra-Luna. Para comprender su influencia, se analizaron y se compararon distintos modelos de evolución térmica del manto, asumiendo que su viscosidad depende fuertemente de la temperatura. Teniendo en cuenta la mayor cercanía de la Luna en el pasado se establece como hipótesis que el calor de mareas aportado podría haber tenido un rol significativo en algunos procesos geológicos como facilitar la fusión y/o la tectónica de placas. Para comprobar esta hipótesis se partió de un modelo reológico del manto terrestre y un modelo del interior de la Tierra, que incluye el perfil de temperatura, y asumiendo que la Luna es una masa puntual. En primer lugar, se realizaron simulaciones teniendo en cuenta la influencia de las distintas fuentes y sumideros de calor interno, como el decaimiento radiactivo y la fusión en el manto, sin el aporte de mareas. Posteriormente se incorporó el calor por mareas aportado a lo largo de la historia terrestre teniendo en cuenta la evolución del sistema Tierra-Luna. Se obtuvo como resultado que la interacción de mareas puede elevar apreciablemente la temperatura media del manto en comparación con las otras fuentes de calor consideradas, siendo de fundamental importancia el rol de la fusión del manto para mantener controlada la temperatura. Se discuten las posibles consecuencias de la fusión en la parte superior del manto.

The present work studies the influence of solid tides on the Earth’s mantle throughout the dynamical history of the Earth-Moon system. In order to understand its influence, different models of thermal evolution of the mantle were analyzed and compared, assuming that its viscosity strongly depends on temperature. Taking into account the closer proximity of the Moon in the past, it is hypothesized that the tidal heat provided could have played a significant role in some geological processes such as facilitating melting and/or plate tectonics. To test this hypothesis, a rheological model of the Earth’s mantle and a model of the Earth’s interior, including the temperature profile, and assuming that the Moon is a point mass, were used. First, simulations were performed taking into account the influence of the various sources and sinks of internal heat, such as radiative decay and melting in the mantle, without the contribution of tides. Subsequently, the tidal heat contributed throughout the Earth’s history was incorporated, taking into account the evolution of the Earth-Moon system. It was found that the tidal interaction can appreciably raise the mean mantle temperature compared to the other heat sources considered, being of fundamental importance the role of mantle melting to keep the temperature under control. The possible consequences of upper mantle melting are discussed.