Rudolf Cole
0 
1514
275
Jordens mantel fungerer som en gigantisk kerne, der cirkulerer kold oceanisk skorpe nedad mod kernen, hvor den opvarmes til et goopy fast stof og derefter rejser sig igen - en proces, der driver alt fra pladetektonik til vulkanisme.
Men der er nogle hak i dette system, og ny forskning afslører hvorfor: Et glat lag omkring 670 kilometer dybt stopper bunker af skorpe i deres spor og skaber "stillestående plader" midt i mantlen, laget mellem Jordskorpen og dens kerne. [I fotos: Ocean Hidden Beneath Earth's Surface]
"Denne afbøjning af plader var altid forundrende for vores forståelse af [mantlen]," sagde Shijie Zhong, en fysiker ved University of Colorado Boulder og medforfatter til den nye undersøgelse, der blev offentliggjort 1. oktober i tidsskriftet Nature Geoscience.
Staket ud
Der er ingen måde at se direkte på kappen, men forskere studerer dens dynamik ved hjælp af seismiske bølger fra jordskælv. Ved at opdage bølgerne, når de forplantes gennem kloden, kan forskere konstruere et billede af mantlen, ikke i modsætning til, hvordan radar kan billedeobjekter ved hjælp af radiobølger.
Hvad der sker i mantlen er relateret til hvad der foregår i skorpen. Skorpen er sammensat af tektoniske plader, der kører over mantlen som flåder på et meget, meget tykt hav (skorpens konsistens svarer til varm asfalt). I nogle områder, kaldet subduktionszoner, dykker den ene tektoniske plade under den anden og sliber bunker af oceanisk skorpe ned i mantelen. Fra seismologi, sagde Zhong, vidste forskere, at nogle af disse skorpens skiver ikke altid rejser hele 1.860 miles (3.000 km) til kernekantens grænse. I det væsentlige sidder de fast halvvejs ned.
Især i det vestlige Stillehav, i nærheden af Japan og ved Mariana-grøften, for eksempel, ser skorpens plader ud til at gå ud på omkring 670 km dyb. I disse områder ser de ud til at afbøje og rejse vandret så meget som 2.000 km.
Zhong sagde, at mantellaget på den bestemte dybde er usædvanligt, fordi klippen der går gennem en pludselig stigning i densitet, hvilket er resultatet af trykket fra al den klippe, der skubber ned ovenpå. I den nye undersøgelse bygget Zhong og University of Colorado kandidatstuderende Wei Mao en computermodel af mantelens dynamik, inklusive både denne tæthedsforøgelse og de sidste 130 millioner år med kontinental pladebevægelser.
Model mantel
Denne mere komplette model af mantelen producerede naturligvis den samme slags stagnerende plader, der blev set i den rigtige mantel, fandt forskerne. Hvad der ser ud til at ske, sagde Zhong, er, at det akkumulerede tryk fra den overliggende klippe på 670 km skaber et område med reduceret viskositet - i det væsentlige er mantelen mere glat og mindre slem.
"Den reducerede viskositet giver i det væsentlige det, vi kalder smøring på pladerne," sagde Zhong. Bunker af skorpe er i stand til at glide og glide sidelæns i stedet for at fortsætte deres nedadgående spring.
Denne hitching i maskinen er kun midlertidig. Pladerne er sandsynligvis kun fanget i 20 millioner år eller deromkring, sagde Zhong - et blink fra øjet med hensyn til Jordens historie. Men deres dynamik kan være vigtig for nogle af de geologiske fænomener, der ses på overfladen. For eksempel kan vulkanaktivitet i det nordøstlige Kina langt fra Japans vulkanbue delvis skyldes nogle af disse pladedynamikker, sagde Zhong.
Modellen besvarer ikke alle spørgsmålene om de stagnerende plader. Zhong sagde, det er ikke klart, hvorfor det vestlige Stillehav synes at give anledning til så mange af disse stillestående plader, mens subduktionszoner nær Nord- og Sydamerika i øjeblikket ikke gør det. Der er også andre mystiske pletter rundt om i verden, sagde han.
"På steder som New Zealand er der stadig en vis uenighed mellem vores konvektionsmodel og observationer," sagde han, "så vi er nødt til at forene disse steder."
Original artikel på .