Formen och storleken på kontinenter styr storleken på havsvatten på jordliknande planeter, enligt en ny studie som simulerade effekterna av slumpmässiga kontinentala konfigurationer på tidvattnets energi. Resultaten har implikationer för jordens tidiga historia såväl som sökandet efter beboeliga planeter bortom solsystemet.

Moderna jordens arrangemang av kontinenter skapar stora tidvatten vid den yttersta änden av vad som är möjligt för jordliknande planeter, enligt forskarna.

"Jordens nuvarande tidvatten är det största vi har hittat på 750 miljoner år. Jag tror verkligen att tidvattnet nu kan vara bland de största i jordens historia, sa Mattias Green, en oceanograf vid Bangor University i Wales, Storbritannien, och en författare till den nya studien i AGU:s tidskrift Geofysiska forskningsbrev .

Bredden på ett havsområde styr storleken på tidvattnet som finns i det. Den nuvarande Atlanten råkar vara den perfekta storleken och formen för att producera stora tidvatten.

"Atlanten är en nästan perfekt stämd orgelpipa för tidvattnet. Den ger resonans, Green sa, förstärker tidvattenenergin och gör tidvatten högre. Även om Stilla havet är större än Atlanten, dess tidvatten är mindre, eftersom, Green sa, "Stillahavsområdet är dåligt inställt."

Tidvatten påverkar livet på jorden genom att röra om haven, flytta näringsämnen och distribuera värme. På lång tid, tidvatten saktar ner hastigheten på en planets rotation. Så småningom, planeter blir tidvattenlåsta till sina stjärnor, med samma ansikte alltid i solljus.

Eftersom tektonisk aktivitet ständigt omformar jordens yta, storleken på dess tidvatten har varierat kraftigt under upprepade cykler av superkontinentbildning och uppdelning.

Testar tidvattengränser

Den nya studien undersökte de övre och nedre gränserna för tidvatten på jordliknande planeter genom att simulera 123 olika topografier, från vattenvärldar till dagens jord till planeter med små hav som täcker endast 10 % av deras ytor (ungefär lika stor som Ishavet).

Spännvidden i energi som förmedlas av tidvatten var större än forskarna förväntade sig, Green sa, sträcker sig över tre storleksordningar enbart på grund av kontinental komplexitet. Tidvatten på jorden idag är 1, 000 gånger mer energisk än i en havsvärld av samma storlek, enligt den nya studien.

"Om du bara är ett stort hav är det svårt att ha ett stort tidvatten. Att lägga till en nyzeeländsk kontinent gör inte så stor skillnad, men lägg till ett par Nya Zeeland och du får tidvatten 100 gånger mer energisk, " sa Green.

Tidvatten på jorden genereras, först och främst, genom dragningen av månens gravitation. Om havsbotten var helt friktionsfri, och det fanns inga kontinenter att komma i vägen, Jorden skulle snurra mjukt under vattenbukten, som alltid skulle vara i linje med månen.

"Det viktiga är att det finns friktion mellan havet och land. Om vi ​​inte hade det, tidvattenbukten skulle peka direkt mot månen, " sa Green. "Vi har inte högvatten när månen är direkt ovanför, och den fördröjningen är det som saktar ner jordens snurr och driver bort månen."

Tidvatten når inte en topp när månen är direkt ovanför eftersom vattnets viskositet och friktionen mot fast mark motstår vattnets relativa rörelse. Friktion orsakar frigöring av tidvattenenergi. Vattenbukten släpar efter månen, och denna fördröjning skapar drag på jordens rotation, som har avtagit under sin 4-miljarderåriga historia. Nära slutet av dinosauriernas tid, 70 miljoner år sedan, Jordens dygn var bara 23,5 timmar lång.

Modellera exoplaneter

Dagens längd är viktig för forskare som studerar exoplaneter eftersom det har enorma konsekvenser för klimatet och beboeligheten. Planeter som roterar mycket långsamt, som Venus, har djupa temperaturkontraster mellan deras sol- och rymdvända halvklot. Detta kan vara goda eller dåliga nyheter för möjligheten till liv på planeten, beroende på solens närhet.

Men rotationen av avlägsna planeter är svår att observera direkt. Astronomer har föreslagit uppskattningar baserade på storlek, ålder och vattenhalt. Green sa att den nya studien sätter användbara gränser för sådana modeller när man överväger hur snabbt tidvatten kan bromsa spinn.

"Planeter kan snurra ner mycket snabbare än vi tror, " han sa.