Новое понимание закономерностей конвекции мантии Земли и ее химического состава было раскрыто исследователем из Университета Лестера.
Новые данные свидетельствуют о том, что мантия не течет повсеместно, как считалось ранее, а вместо этого разделена на две очень большие области, которые конвектируются только внутри друг друга, с небольшими свидетельствами их смешивания вместе.
Исследование, проведенное доктором Тиффани Барри из Университета Лестера, факультет геологии и опубликованное в журнале Scientific Reports, Nature, предполагает, что один из этих доменов находится под Тихим океаном, а другой существует за его пределами. это.
Исследования показывают, что материал верхней мантии перетекает в нижние части мантии, когда достигает зоны субдукции, где одна тектоническая плита погружается под другую.
Эта нисходящая плита материала действует как своего рода завеса, предотвращая смешивание материала верхней мантии по всему земному шару и разделяя два домена.
Д-р Барри объяснил: «Одна из особенностей нашей планеты заключается в том, что на ее поверхности есть подвижные плиты, которые со временем перемещаются и толкаются. Это движение плит приводит к процессу, который мы называем плитами. тектоники, и ни на одной другой планете, которую мы знаем, нет доказательств этого процесса. Почему и как тектоника плит началась на этой планете, непонятно, но она была совершенно необходима для образования земной коры и океанов, которые мы сегодня признаем Землей. Что такое также недостаточно четко определено, какое влияние тектоника плит оказывает на внутреннюю работу Земли.
Мы обнаружили, что когда мантийный материал достигает дна мантии, во внешнем ядре, он не растекается и не уходит куда-либо вокруг ядра, а вместо этого возвращается в то же полушарие земного шара, откуда он пришел. Мы смоделировали это движение конвекции преимущественно вверх-вниз и обнаружили, что оно может сохраняться в течение сотен миллионов лет.
"Основываясь на прошлых движениях плит и геохимических данных, мы предполагаем, что этот процесс мантийной конвекции мог быть доминирующим процессом по крайней мере 550 миллионов лет назад и, возможно, с начала тектоники плит."
Исследователи объединили сферические числовые компьютерные модели (3D-моделирование методом конечных элементов) с лучшими доступными реконструкциями движения земных плит за последние 200 миллионов лет, чтобы отслеживать математические частицы, расположенные на разных глубинах смоделированной мантии.
С помощью этих моделей они исследовали, куда свободно перемещается мантия в течение истории движения плит по поверхности. Отследив движение частиц в моделях, команда затем изучила химические изотопы из прошлых океанских бассейнов, которые являются хорошей аналогией состава верхней мантии в прошлом.
С помощью этих данных они смогли проверить, имели ли прежние океанические бассейны, которых больше нет, такой же или отличный состав от последующих бассейнов, которые образовались географически в том же регионе земного шара.
Д-р Барри добавил: «Я невероятно взволнован этой работой; это был исследовательский вопрос, над которым я размышлял почти два десятилетия. и убедительная модель, которая может объяснить особенности химических различий в коре дна океана.
"Это новое исследование переворачивает наше представление о том, как внутренности земли конвектируются и перемешиваются, и как она делится, и впервые объясняет наблюдения, которые впервые были отмечены в конце 1980-х годов."