Centrul fierbinte, plin de pământ și coaja exterioară dură și rece, sunt ambele responsabile pentru mișcarea înfiorătoare (și uneori catastrofică) a plăcilor tectonice. Însă acum, noi cercetări dezvăluie un echilibru intrigant de putere - mantaua revărsătoare creează supercontinente în timp ce scoarța le rupe.
Pentru a ajunge la această concluzie despre procesul de tectonică a plăcilor, oamenii de știință au creat un nou model de computer al Pământului cu crusta și mantaua considerată ca un singur sistem fără sudură. De-a lungul timpului, aproximativ 60% din mișcarea tectonică de la suprafața acestei planete virtuale a fost condusă de forțe destul de superficiale - în primele 62 mile (100 kilometri) de suprafață. Convecția adâncă și agitată a mantalei a condus restul. Mantaua a devenit deosebit de importantă când continentele s-au împins împreună pentru a forma supercontinente, în timp ce forțele superficiale au dominat atunci când supercontinentele s-au despărțit în model.
Acest „Pământ virtual” este primul model de computer care „privește” crusta și mantaua ca un sistem dinamic interconectat, au raportat cercetătorii în 30 octombrie în revista Science Advances. Anterior, cercetătorii ar realiza modele de convecție condusă de căldură în manta, care se potrivesc destul de bine observațiilor despre mantaua reală, dar nu imitau crusta. Și modelele de tectonică a plăcilor din scoarță ar putea prezice observații din lumea reală a mișcării acestor plăci, dar nu s-au plasat bine cu observații ale mantalei. În mod clar, ceva lipsea în modul în care modelele au reunit cele două sisteme.
"Modelele de convecție erau bune pentru manta, dar nu pentru plăci, iar tectonica plăcilor era bună pentru plăci, dar nu pentru manta", a spus Nicolas Coltice, profesor la școala absolvită Ecole Normale Supérieure, parte a Universității PSL din Paris. „Și întreaga poveste din spatele evoluției sistemului este feedbackul dintre cei doi”.
Crusta plus mantaua
Fiecare model de școală din interiorul Pământului arată un strat subțire de crustă care se ridică deasupra stratului deformabil cald al mantei. Acest model simplificat ar putea da impresia că scoarța navighează pur și simplu pe manta, fiind mișcată astfel și de curenții inexplicabili de mai jos.
Dar nu este chiar corect. Oamenii de știință ai Pământului știu de mult timp că crusta și mantaua fac parte din același sistem; sunt inevitabil legate. Această înțelegere a pus problema dacă forțele la suprafață - cum ar fi subducția unei bucăți de crustă sub alta - sau forțele adânci în manta conduc în primul rând mișcarea plăcilor care formează crusta. Răspunsul, pe care l-au găsit Coltice și colegii săi, este că întrebarea este prost formulată. Acest lucru se datorează faptului că cele două straturi sunt atât de împletite, ambele aduc o contribuție.
În ultimele două decenii, a spus Coltice Live Science, cercetătorii au lucrat la modele de computer care ar putea reprezenta interacțiunile crust-mantle în mod realist. La începutul anilor 2000, unii oameni de știință au dezvoltat modele de mișcare (convecție) condusă de căldură în manta care a dat naștere în mod natural la ceva care arăta ca o tectonică a plăcilor la suprafață. Dar acele modele au consumat intensitatea forței de muncă și nu au primit foarte multe lucrări de urmărire, a spus Coltice.
Coltice și colegii săi au lucrat timp de opt ani la noua lor versiune de modele. Doar rularea simulării a durat 9 luni.
Construirea unui model Pământ
Coltice și echipa sa au fost nevoiți să creeze mai întâi un Pământ virtual, completat cu parametri realistici: de la fluxul de căldură la dimensiunea plăcilor tectonice până la durata de timp necesară în mod obișnuit pentru a se forma și a se separa.
Există multe moduri în care modelul nu este o imită perfectă a Pământului, a spus Coltice. De exemplu, programul nu urmărește deformarea anterioară a rocii, astfel încât rocile care s-au deformat înainte nu sunt predispuse să se deformeze mai ușor în viitor în modelul lor, așa cum se poate întâmpla în viața reală. Însă modelul a produs încă o planetă virtuală cu aspect realist, completată de zone de subducție, derivă continentală și creste și șanțuri oceanice.
Dincolo de a arăta că forțele mantale domină atunci când continentele se reunesc, cercetătorii au descoperit că coloanele fierbinți de magmă numite plume de manta nu sunt motivul principal pentru care continentele se despart. Zonele de subducție, în care o bucată de crustă este forțată sub alta, sunt motoarele dezbinării continentale, a spus Coltice. Pestele de manta intra in joc mai tarziu. Plourile în creștere preexistente pot ajunge la roci de suprafață care au fost slăbite de forțele create în zonele de subducție. Se insinuează apoi în aceste locuri mai slabe, ceea ce face mai probabil ca supercontinentul să se prăbușească în acea locație.
Următorul pas, a spus Coltice, este să punem la punct modelul și lumea reală cu observații. În viitor, a spus el, modelul ar putea fi folosit pentru a explora totul, de la evenimentele majore ale vulcanismului până la modul în care se formează limitele plăcilor până la modul în care mantaua se mișcă în raport cu rotația Pământului.
