En skruenøgle i Jordens motor

Forskere ved CU Boulder rapporterer, at de muligvis har løst et geofysisk mysterium, fastlægge den sandsynlige årsag til et fænomen, der ligner en skruenøgle i planetens motor.

I en undersøgelse offentliggjort i dag i Natur Geovidenskab , holdet udforskede fysikken i "stillestående plader." Disse geofysiske mærkværdigheder dannes, når enorme bidder af Jordens oceaniske plader tvinges dybt under jorden ved kanterne af visse kontinentalplader. Klumperne synker ned i planetens indre i hundreder af kilometer, indtil de pludselig – og af grunde, forskerne ikke kan forklare – stopper som en bil, der går i stå.

CU Boulders Wei Mao og Shijie Zhong, imidlertid, kan have fundet årsagen til det stop. Ved hjælp af computersimuleringer, forskerne undersøgte en række stillestående plader i Stillehavet nær Japan og Filippinerne. De opdagede, at disse kolde sten ser ud til at glide på et tyndt lag af svagt materiale, der ligger ved grænsen af ​​planetens øvre og nedre kappe - omkring 660 kilometer, eller 410 miles, under overfladen.

Og stoppet er sandsynligvis midlertidigt:"Selvom vi ser disse plader stagnere, de er et ret nyere fænomen, sandsynligvis sket i de sidste 20 millioner år, " sagde Zhong, en medforfatter til det nye studie og en professor i CU Boulders Institut for Fysik.

Fundene har betydning for tektonik og vulkanisme på jordens overflade. Zhong forklarede, at planetens kappe, som ligger over kernen, genererer store mængder varme. For at køle kloden ned, varmere sten rejser sig op gennem kappen og koldere sten synker.

"Du kan tænke på denne kappekonvektion som en stor motor, der driver alt det, vi ser på jordens overflade:jordskælv, bjergbygning, pladetektonik, vulkaner og endda Jordens magnetfelt, " sagde Zhong.

Eksistensen af ​​stillestående plader, som geofysikere først fandt for omkring et årti siden, imidlertid, komplicerer den metafor, tyder på, at Jordens motor kan gå i stå i nogle områder. At, på tur, kan ændre, hvordan forskere tænker forskellige funktioner, såsom Østasiens bølgende vulkaner, form over geologisk tid.

Forskere har for det meste lokaliseret sådanne plader i det vestlige Stillehav, specifikt ud for Japans østkyst og dybt under Mariana-graven. De forekommer på stederne i subduktionszoner, eller områder, hvor oceaniske plader på planetens overflade dykker flere hundrede kilometer under jorden.

Plader set på lignende steder nær Nord- og Sydamerika opfører sig på måder, som geofysikere kunne forvente:De dykker gennem Jordens øvre kappe og ind i den nederste kappe, hvor de opvarmes nær kernen.

Men rundt omkring i Asien, "de går simpelthen ikke ned, " sagde Zhong. I stedet, pladerne spredt ud horisontalt nær grænsen mellem den øvre og nedre kappe, et punkt, hvor varme og tryk inde i Jorden får mineraler til at skifte fra en fase til en anden.

For at finde ud af, hvorfor plader står stille, Zhong og Mao, en kandidatstuderende i fysik, udviklet realistiske simuleringer af, hvordan energi og sten kredser rundt om hele planeten.

De fandt ud af, at den eneste måde, de kunne forklare de stillestående pladers opførsel, var, hvis et tyndt lag af mindre tyktflydende sten blev kilet ind mellem de to halvdele af kappen. Selvom ingen direkte har observeret et sådant lag, forskere har forudsagt, at det eksisterer ved at studere virkningerne af varme og tryk på sten.

Hvis det gør, sådan et lag ville virke som en fedtet vandpyt midt på planeten. "Hvis du introducerer et svagt lag i den dybde, på en eller anden måde hjælper den reducerede viskositet med at smøre regionen, " sagde Zhong. "Pladerne bliver afbøjet og kan fortsætte i lang afstand vandret."

Stagnerende plader synes at forekomme ud for Asiens kyst, men ikke Amerika, fordi bevægelsen af ​​kontinenterne ovenfor giver disse klippestykker mere plads til at glide. Zhong, imidlertid, sagde, at han ikke tror, ​​at pladerne vil blive siddende. Med tid nok, han har mistanke om, at de vil bryde gennem den glatte del af kappen og fortsætte deres dyk mod planetens kerne.

Planeten, med andre ord, ville stadig opføre sig som en motor - bare med et par klæbrige pletter. "Ny forskning tyder på, at historien kan være mere kompliceret, end vi tidligere troede, " sagde Zhong.