Zemljino vroče, gooey središče in njegova hladna, trda zunanja lupina sta odgovorna za plazeče (in včasih katastrofalno) gibanje tektonskih plošč. Toda zdaj nove raziskave razkrivajo intrigantno ravnovesje moči - svetleči plašč ustvarja superkontinente, medtem ko jih skorja raztrga.
Da bi prišli do tega sklepa o procesu tektonike plošč, so znanstveniki ustvarili nov računalniški model Zemlje s skorjo in plaščem, ki veljata za en brezšiven sistem. Sčasoma so približno 60% tektonskega gibanja na površini tega virtualnega planeta poganjale dokaj plitke sile - v prvih 62 miljah (100 kilometrov) površine. Globoko, zmečkano konvekcijo plašča je pognalo ostalo. Ogrinjalo je postalo še posebej pomembno, ko so se celine združile, da bi tvorile superkontinente, medtem ko so plitke sile prevladovale, ko so se superkontinenti razpadli v modelu.
Ta "virtualna Zemlja" je prvi računalniški model, ki "gleda" na skorjo in plašč kot na medsebojno povezan, dinamičen sistem, so raziskovalci poročali 30. oktobra v reviji Science Advances. Pred tem so raziskovalci v plašču izdelali modele toplotno gnane konvekcije, ki so se lepo ujemali z opazovanji pravega plašča, vendar niso posnemali skorje. Modeli tektonike plošč v skorji bi lahko napovedovali opazovanja v realnem svetu, kako se te plošče premikajo, vendar se niso dobro povezale z opazovanji plašča. Jasno je, da nekaj ni manjkalo v načinu, kako so modeli sestavili oba sistema.
"Konvekcijski modeli so bili dobri za plašč, ne pa plošč. Tektonika plošč je bila dobra za plošče, ne pa tudi za plašč," je dejal Nicolas Coltice, profesor na podiplomski šoli Ecole Normale Supérieure, del univerze PSL v Parizu. "In celotna zgodba, ki stoji za razvojem sistema, je povratna informacija med obema."
Skorja in plašč
Vsak model Zemljine notranjosti prikazuje tanko plast skorje, ki se vije po vroči, deformabilni plasti plašča. Ta poenostavljeni model lahko ustvari vtis, da skorja preprosto brska po plašču in se premika na ta način in s pomočjo spodnjih nerazložljivih struj.
Ampak to ni povsem v redu. Zemeljski znanstveniki že dolgo vedo, da sta skorja in plašč del istega sistema; so neizogibno povezane. To razumevanje je postavilo vprašanje, ali sile na površini - na primer zatiranje enega kosa skorje pod drugo - ali sile globoko v plašču predvsem vodijo gibanje plošč, ki sestavljajo skorjo. Coltice in njegovi sodelavci so našli odgovor, da je vprašanje slabo zastavljeno. Zato, ker sta oba sloja tako prepletena, oba prispevata.
V zadnjih dveh desetletjih je Coltice povedal Live Science, raziskovalci si prizadevajo za računalniške modele, ki bi lahko realno predstavljali interakcije med skorjo in plaščem. V začetku 2000-ih so nekateri znanstveniki razvili modele gibanja (konvekcije), ki jih poganja toplota v plašču, kar je naravno povzročilo nekaj, kar je izgledalo kot tektonika plošč na površini. Toda ti modeli so bili veliko delovno intenzivni in niso imeli veliko nadaljnjih del, je dejal Coltice.
Coltice in njegovi sodelavci so osem let delali na svoji novi različici modelov. Samo izvajanje simulacije je trajalo 9 mesecev.
Gradnja modela Zemlja
Coltice in njegova ekipa so morali najprej ustvariti navidezno Zemljo, skupaj z realnimi parametri: vse od pretoka toplote do velikosti tektonskih plošč do dolžine časa, ki ga običajno potrebujejo, da se superkontinente oblikujejo in razidejo.
Coltice je dejal, da model ni popolna mimika Zemlje. Program na primer ne spremlja prejšnje deformacije kamnine, zato se kamnine, ki so se prej deformirale, v prihodnosti ne bodo lažje deformirale v svojem modelu, kot bi bilo to mogoče v resničnem življenju. Toda model je še vedno ustvaril realistično videti virtualni planet, skupaj s conami subdukcije, celinskim potopom in oceanskimi grebeni in jarki.
Razen tega, ko so pokazali, da prevladujejo sile plašč, ko se celine združijo, so raziskovalci ugotovili, da vroči stebri magme, imenovani plašč plašč, niso glavni razlog, da se celine razpadajo. Coltice je dejal, da so subdukcijska območja, kjer se en kos skorje sili pod drugega, gonila celinskega razpada. Mantle slive začnejo igrati kasneje. Predhodni naraščajoči plini lahko dosežejo površinske kamnine, ki so oslabljene zaradi sil, ustvarjenih na območjih subdukcije. Nato se namestijo v te šibkejše točke, zato je večja verjetnost, da bo superkontinenta na tej lokaciji razpadla.
Naslednji korak, je dejal Coltice, je povezati model in resnični svet z opazovanji. Po njegovem mnenju bi lahko v prihodnosti model uporabili za raziskovanje vsega od velikih dogodkov vulkanizma do tega, kako se oblikujejo meje plošč do tega, kako se plašč giblje okoli glede na vrtenje Zemlje.
