Karštas Žemės gooey centras ir jo šaltas, kietas išorinis apvalkalas yra atsakingi už šliaužiantį (o kartais ir katastrofišką) tektoninių plokščių judėjimą. Tačiau dabar nauji tyrimai atskleidžia intriguojančią jėgų pusiausvyrą - besisukanti mantija sukuria superkontinentus, o pluta juos nuplėšė.
Norėdami padaryti tokią išvadą apie plokštelinės tektonikos procesą, mokslininkai sukūrė naują kompiuterinį Žemės modelį, kurio pluta ir mantija buvo laikomi viena vientisa sistema. Laikui bėgant apie 60% tektoninio judėjimo šios virtualios planetos paviršiuje vyko gana sekliomis jėgomis - per pirmąsias 62 mylių (100 kilometrų) paviršiaus. Gili, kabanti mantijos konvekcija lėmė likusius. Mantija tapo ypač svarbi, kai žemynai buvo sujungti, kad suformuotų superkontinentus, o seklios jėgos dominavo, kai modelyje subyrėjo superkontinentai.
Šis „virtualioji žemė“ yra pirmasis kompiuterio modelis, kuris „traktuoja“ plutą ir apvalkalą kaip sujungtą, dinamišką sistemą, tyrėjai pranešė spalio 30 d. Žurnale „Science Advances“. Anksčiau tyrėjai sudarė šiluminės manevros konvekcijos modelius, kurie gana gerai atitiko tikrosios mantijos stebėjimus, tačiau nebuvo imituoti plutos. Plokštės tektonikos modeliai plutoje galėjo numatyti realius stebėjimus, kaip šios plokštės juda, tačiau nelabai atitiko mantijos pastebėjimus. Aišku, kažko trūko, nes modeliai sujungė abi sistemas.
„Konvekciniai modeliai buvo tinkami apvalkalui, bet ne plokštėms, o plokštelinė tektonika buvo tinkama plokštėms, bet ne apvalkalui“, - teigė Nicolas Coltice, „Ecole Normale Supérieure“ absolventų, priklausančių PSL universitetui Paryžiuje, profesorius. "Ir visa sistemos evoliucijos istorija yra grįžtamasis ryšys tarp jų."
Pluta ir mantija
Kiekviename žemės interjero klasių klasės modelyje pavaizduotas plonas plutos sluoksnis, važiuojantis karštu, deformuojamu mantijos sluoksniu. Šis supaprastintas modelis gali sudaryti įspūdį, kad pluta tiesiog naršo mantiją, yra judinama tokiu būdu ir kad dėl nepaaiškinamų srovių apačioje.
Bet tai nėra visai teisinga. Žemės mokslininkai jau seniai žinojo, kad pluta ir mantija yra tos pačios sistemos dalys; jie neišvengiamai susiję. Šis supratimas iškėlė klausimą, ar jėgos, esančios paviršiaus paviršiuje, pavyzdžiui, vienos plutos gabalo pavergimas po kitu, ar giliai mantijoje esančios jėgos, pirmiausia skatina plutą sudarančių plokštelių judėjimą. Coltice ir jo kolegos rado atsakymą, kad klausimas yra netinkamas. Taip yra todėl, kad du sluoksniai yra taip susipynę, jie abu prisideda.
Per pastaruosius du dešimtmečius, „Coltice“ pasakojo „Live Science“, tyrėjai stengėsi sukurti kompiuterinius modelius, kurie realiai galėtų atspindėti plutos ir mantijos sąveikas. 2000-ųjų pradžioje kai kurie mokslininkai sukūrė šiluminio manevro judėjimo (konvekcijos) modelius, kurie natūraliai sukėlė tai, kas paviršiaus paviršiuje atrodė kaip plokštelinė tektonika. Tačiau šie modeliai buvo imlūs darbui ir negavo daug vėlesnio darbo, sakė Coltice.
Coltice ir jo kolegos aštuonerius metus dirbo kurdami naują modelių versiją. Vien tik simuliacijos vykdymas užtruko 9 mėnesius.
Žemės modelio kūrimas
Coltice'as ir jo komanda pirmiausia turėjo sukurti virtualią žemę su realiais parametrais: viską, pradedant šilumos tekėjimu ir baigiant tektoninių plokštelių dydžiu, ir kiek laiko reikia superkontinentų susiformavimui ir išsiskyrimui.
Coltice teigė, kad šis modelis nėra puikus Žemės pamėgdžiojimas. Pavyzdžiui, programa nestebi ankstesnių uolienų deformacijų, todėl anksčiau deformuotos uolienos nėra linkusios ateityje lengviau deformuotis, kaip gali nutikti realiame gyvenime. Tačiau modelis vis tiek sukūrė realistiškai atrodančią virtualią planetą su subdukcijos zonomis, žemyno dreifu ir vandenyno keteromis bei tranšėjomis.
Norėdami parodyti, kad mantijos jėgos dominuoja, kai žemynai susilieja, tyrėjai nustatė, kad karštos magmos kolonos, vadinamos mantijos plunksnomis, nėra pagrindinė žemynų lūžimo priežastis. Koltice teigė, kad subdukcijos zonos, kur viena plutos dalis yra priversta po kita, yra žemyno skilimo varomosios jėgos. Mantijos plunksnos pradedamos žaisti vėliau. Anksčiau kylantys pliūpsniai gali pasiekti paviršiaus uolienas, kurias susilpnino jėgos, sukurtos subdukcijos zonose. Tada jie prisistato prie šių silpnesnių vietų, todėl superkontinentas labiau linkęs plyšti toje vietoje.
Kitas žingsnis, sakė Coltice, yra modelio ir realaus pasaulio apjungimas stebėjimais. Ateityje, jo teigimu, šis modelis gali būti naudojamas tiriant viską, pradedant svarbiausiais vulkanizmo įvykiais ir baigiant plokščių ribų formavimu, kaip mantija juda Žemės sukimosi atžvilgiu.
