Early evolution of Earth-like planets

French Title: L'évolution précoce des planètes comme la Terre

Craig O'Neill, Queensland University of Technology, Earth and Atmospheric Sciences, Brisbane, QLD, Australia, Siqi Zhang, Macquarie University, Sydney, NSW, Australia, Simone Marchi, Southwest Research Institute, Boulder, United States and Jonathon Wasiliev, Macquarie University, Sydney, Australia

Contact First Author: Craig O'Neill; craig.oneill@qut.edu.au

Abstract ID#: 34049

 

English Abstract:
The tectonics of Earth-sized planets is both a function of its thermal state and heating mode, and also its history. Even for similar heating trajectories, planets with different initial conditions may evolve down substantially different evolutionary paths. The rate of change of thermal conditions was greater in the Hadean than at any other time – extremely high heat productions rates were rapidly decaying, the young fully-molten core was losing heat to the mantle, substantial vestigial heat from planetary formation was being lost, and large impact fluxes were both decimating the early crust, and adding substantial heat to the mantle.

In many ways, though, the geodynamics of the Hadean may be seen as a response by the planet its initial, post-accretion, conditions. Here we use parallel finite element models developed in the community code ASPECT to explore the evolution of Earth-like planets, from an initial post-magma ocean state, till the end of the Hadean. We incorporate i) a parameterized, evolving core-model to track the evolution of core-mantle conditions; ii) rapidly evolving heat-production rates, and iii) a parameterization of the thermal effects of impact flux. We find there is a large-lag between the onset of post-magma ocean subsolidus convection, and active tectonics on the surface. We also find that tectonics is generally episodic, with a number of discrete tectonic overturn events anticipated for the Hadean. While there is a sensitivity to the heating mode (variable basal, decaying radiogenic, and impact-induced), we find a large sensitivity to the initial conditions, and suggest that one of the fundamental problems in understanding terrestrial planet evolution is constraining the state of a planet immediately post-accretion.

French Abstract:
La tectonique des planètes taille de la Terre est à la fois une fonction de son mode de l'Etat et le chauffage thermique, ainsi que son histoire. Même pour les trajectoires de chauffage semblables, planètes avec des conditions initiales différentes peuvent évoluer vers le bas sensiblement différents chemins évolutifs. Le taux de changement de conditions thermiques était plus grande dans le Hadean qu'à tout autre moment - extrêmement élevés taux productions de chaleur ont été détériorent rapidement, le jeune noyau entièrement fondu a été perd de la chaleur au manteau, la chaleur résiduelle substantielle de la formation des planètes se perdait, et des flux importants d'impact étaient tous deux décimant la croûte début, et en ajoutant la chaleur substantielle au manteau.

À bien des égards, cependant, la géodynamique du Hadean peuvent être considérées comme une réponse par la planète ses initiales, post-accrétion, les conditions. Ici, nous utilisons Google pour traduire et parallèle des modèles éléments finis développés dans le code communautaire ASPECT pour explorer l'évolution des planètes comme la Terre, à partir d'un état de l'océan post-magma initial, jusqu'à la fin de l'Hadéen. Nous incorporons i) une paramétré, évoluant base-modèle pour suivre l'évolution des conditions noyau-manteau; ii) l'évolution rapide des taux de production de chaleur, et iii) une paramétrisation des effets thermiques d'impact flux. Nous constatons qu'il ya un grand décalage entre l'apparition de la convection de l'océan post-magmatique et tectonique active sur la surface. Nous constatons également que la tectonique est généralement épisodique, avec un certain nombre d'événements tectoniques renverser discrets prévus pour l'Hadean. Bien qu'il y ait une sensibilité au mode de chauffage (de base variable décomposition radiogénique, et résultant d'un choc), nous trouvons une grande sensibilité aux conditions initiales, et nous suggérons que l'un des problèmes fondamentaux dans la compréhension de l'évolution de la planète terrestre est contraignante l'état de une planète immédiatement après l'accrétion.

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