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Rocky Planets as Heat Engines

Lourenco, Diogo und Breuer, Doris und Arnould, Maelis und Baumeister, Philipp und Bolmont, Emeline und Byrne, B. K. und Cawood, Peter A. und Coltice, Nicolas und Duarte, João C. und Foley, Brad und Gerya, Taras und Karato, S.-I. und Miozzi, Francesca und Noack, Lena und Revol, Alexandre und Spohn, Tilman und Stern, Robert (2026) Rocky Planets as Heat Engines. Space Science Reviews, 222 (64). Springer. doi: 10.1007/s11214-026-01317-3. ISSN 0038-6308.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
3MB

Offizielle URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s11214-026-01317-3

Kurzfassung

Rocky planets act as heat engines, using internal heat to drive mantle convection, tectonic activity, crustal evolution and magnetic field generation. This ultimately shapes the surface environment and long-term habitability. This article reviews the physical and chemical processes governing the interior dynamics of rocky planets in the Solar System and beyond, emphasizing how variations in heat sources, material properties, internal structure, and boundary conditions (e.g., surface temperature and stellar flux) lead to diverse evolutionary pathways. Planetary heat arises from primordial accretion, core formation, radiogenic decay, tidal dissipation, and impact heating, and these energy sources regulate convective vigor and heat loss over geological timescales. Depending on different mechanical, thermal, and compositional controls, rocky planets can exhibit a spectrum of tectonic regimes, including plate tectonics, episodic lid, stagnant lid, and plutonic–squishy lid. Particular attention is given to the role of crustal buoyancy, volatile content, rheology, surface temperature, and magmatic intrusion–extrusion balance in governing lithospheric mobility and recycling efficiency. We further review models of coupled thermal and chemical evolution, including magma ocean solidification, mantle differentiation, crust formation, and volatile cycling between the interior and atmosphere. The implications of interior evolution for planetary magnetic fields are discussed, highlighting how mantle cooling histories influence dynamo generation and longevity. Finally, we review the links between tectonic regime, atmospheric evolution, and planetary habitability, with Earth serving as a reference case within a broader comparative planetary framework. By integrating insights from geodynamics, mineral physics, planetary science, and exoplanet observations, this article aims to provide a unifying framework for interpreting the interior state, thermal evolution, and tectonic diversity of rocky exoplanets, and to support future efforts to understand their dynamics, evolution, and potential for habitability.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/227046/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Rocky Planets as Heat Engines
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Lourenco, DiogoETH ZürichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Breuer, DorisDoris.Breuer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9019-5304NICHT SPEZIFIZIERT
Arnould, MaelisLyon 1 Université, ENSLNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Baumeister, PhilippPhilipp.Baumeister (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9284-0143227411327
Bolmont, EmelineObservatoire de Genève, Université de Genève, Chemin Pegasi 51, Versoix, 1290, Switzerland ; Centre sur la Vie dans l’Univers, Université de Genève, Quai Ernest-Ansermet 30, Genève, 1205, Switzerlandhttps://orcid.org/0000-0001-5657-4503NICHT SPEZIFIZIERT
Byrne, B. K.Washington University in St. LouisNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cawood, Peter A.School of Earth, Atmosphere & Environment, Monash University, 9 Rainforest Walk, Clayton, Victoria, 3800, AustraliaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Coltice, NicolasUMR GéoAzur, Université Côte d’Azur, 250 rue Albert Einstein, Valbonne, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Duarte, João C.Instituto Dom Luiz (IDL), Faculty of Sciences, University of Lisbon, Lisbon, PortugalNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Foley, BradDepartment of Geosciences, The Pennsylvania State University, 116 Deike Building, University Park, PA 16802, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gerya, TarasInstitute of Geophysics, ETH Zurich, NO H 9.2, Sonneggstrasse 5, 8092, Zürich, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Karato, S.-I.Department of Geology and Geophysics, Yale University, New Haven, CT, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Miozzi, FrancescaETH ZürichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Noack, LenaFreie Universität Berlin, Department of Earth Sciences, Berlin, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Revol, AlexandreObservatoire de Genève, Université de Genève, 51 Chemin Pegasi, 1290, Versoix, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Spohn, TilmanTilman.Spohn (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stern, RobertDepartment of Sustainable Earth Systems Science, University of Texas at DallasNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:24 August 2026
Erschienen in:Space Science Reviews
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:222
DOI:10.1007/s11214-026-01317-3
Verlag:Springer
ISSN:0038-6308
Status:veröffentlicht
Stichwörter:rocky planets, heat engines, habitability, planetary evolution, planetary evolution, magmetic field
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Planetary Evolution and Life
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Weltraumforschung > Planetenphysik
Hinterlegt von: Breuer, Dr. Doris
Hinterlegt am:22 Sep 2026 08:07
Letzte Änderung:22 Sep 2026 08:07

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