Hvad får jordens overflade til at bevæge sig?

Bevæger tektoniske plader sig på grund af bevægelse i jordens kappe, eller er kappen drevet af pladernes bevægelse? Eller kan det være, at dette spørgsmål er dårligt stillet? Dette er synspunktet vedtaget af forskere ved École Normale Supérieure-PSL, CNRS og universitetet i Rom 3, der betragter pladerne og kappen som tilhørende et enkelt system. Ifølge deres simuleringer, udgivet i Videnskabens fremskridt den 30. oktober, 2019, det er hovedsageligt overfladen, der driver kappen, selvom den dynamiske balance mellem de to ændrer sig over superkontinentcyklusser.

Hvilke kræfter driver tektoniske plader? Dette har været et åbent spørgsmål lige siden fremkomsten af ​​pladetektonisk teori for 50 år siden. Forårsager de kolde kanter af plader, der langsomt synker ned i jordens kappe ved subduktionszoner, bevægelsen observeret ved jordens overflade? Eller alternativt gør kappen, med dens konvektionsstrømme, køre pladerne? For geologer, dette er lidt ligesom problemet med hønen og ægget:kappen får tilsyneladende pladerne til at bevæge sig, mens de til gengæld driver kappen...

For at kaste lys over de kræfter, der arbejder, forskere fra Geologilaboratoriet ved École Normale Supérieure (CNRS/ENS—PSL), Institut for Jordvidenskab (CNRS/Universiteterne Grenoble Alpes og Savoie Mont Blanc/IRD/Ifsttar) og Universitetet i Rom 3 behandlede den faste Jord som et enkelt udeleligt system og udførte den hidtil mest omfattende modellering af udviklingen af ​​en fiktiv planet meget lig Jorden. Forskerne skulle først finde de passende parametre, og derefter bruge omkring ni måneder på at løse et sæt ligninger med en supercomputer, rekonstruere planetens udvikling over en periode på 1,5 milliarder år.

Ved at bruge denne model, holdet viste, at to tredjedele af jordens overflade bevæger sig hurtigere end den underliggende kappe, det er med andre ord overfladen, der trækker det indre, mens rollerne er byttet om for den resterende tredjedel. Denne styrkebalance ændrer sig over geologisk tid, især for kontinenterne. Sidstnævnte trækkes hovedsageligt af dyb bevægelse inde i kappen under konstruktionsfaserne af et superkontinent, som i den igangværende kollision mellem Indien og Asien:i sådanne tilfælde, bevægelsen observeret ved overfladen kan give information om dynamikken i den dybe kappe. Omvendt når et superkontinent går i opløsning, bevægelsen drives hovedsageligt af pladernes, når de synker ned i kappen.

Beregningen indeholder et væld af data, der stort set forbliver uudnyttet. De opnåede data kunne hjælpe os med at forstå, hvordan midterhavsrygge dannes og forsvinder, hvordan subduktion udløses, eller hvad der bestemmer placeringen af ​​de faner, der forårsager store vulkanudgydelser.