Projektet sigter mod at lave de første 4-D-kort over Jordens kappe

Forskere fra University of Liverpool er en del af et ambitiøst forskningsprojekt for at kortlægge forholdene under jordens overflade i enestående detaljer.

Kombinerer topmoderne teknologi med den nyeste højtydende computing, universitetet er en del af et team på ni universiteter, ledet af Cardiff University, der har til formål at skabe de allerførste 4-D-kort over Jordens kappe-et enormt lag af langsomt bevægelig sten, der sidder under vores overflade.

Denne cirkulation af sten har bogstaveligt talt formet den verden, vi lever i i dag, fra vores øer og kontinenter til vores bjergkæder og havbundsrygge, og holder derfor blueprintet for, hvordan vores planet har udviklet sig.

Teamet sigter mod at oprette edb -kort over strømmen af ​​Jordens kappe i løbet af de sidste 1 milliard år, repræsenterer temperaturen, massefylde, og kappens hastighed over denne tidsperiode, leverer en komplet 4-D model.

Professor i paleomagnetisme, Andy Biggin, der leder universitetets geomagnetismelaboratorium og forskningsgruppen Determining Earth Evolution from Palaeomagnetism (DEEP), leder Liverpools engagement i projektet. Han sagde:"Det er ekstremt spændende, at vi vil bidrage til dette ambitiøse og meget tværfaglige projekt, der sigter mod at producere verdens mest realistiske dynamiske cirkulationsmodeller inden for Jordens kappe.

"Enhver selvkonsistent bevægelsesmodel i Jordens tykke stenlag ville være ufuldstændig, hvis den ikke også sandsynligt redegjorde for observerede ændringer i planetens magnetfelt, der genereres i den underliggende kerne. Liverpools DEEP-teams rolle vil være at generere stat- topmoderne palæomagnetiske optegnelser og modeller for at tilvejebringe denne kritiske begrænsning. "

Hovedforsker på projektet, Professor Huw Davies fra Cardiff University, sagde:"Ligesom at opdage DNA åbnede vores forståelse af biologi, kortlægning af mantelflowet vil åbne op for vores forståelse af, hvordan Jorden er blevet formet gennem dens historie. "

Teorien om pladetektonik, opdelingen af ​​Jordens ydre skal i flere glideplader, har revolutioneret videnskaberne og givet os mulighed for virkelig at forstå jordens overflades bevægelse.

Endnu, pladetektonisk teori fortæller os ikke om de processer dybere i Jorden, der driver pladebevægelser, det forklarer heller ikke nogle af de mest dramatiske begivenheder i Jordens historie, såsom nedbrydning af plader, udgydelse af enorme mængder lava og masseudryddelse.

Jordens kappe fungerer som et kæmpe VVS -system, hvor varme overføres fra den varme kerne til overfladen og derefter tilbage igen, i en stor cyklus. Denne varmeoverførsel via op- og nedstrømning, kendt som upwelling og downwelling, lettes af klipperne i kappen, der bevæger sig med ekstremt lave hastigheder - nogenlunde samme hastighed, som en fingernegl vokser.

Opstandelsesprocessen, varmens bevægelse op fra kernen, forbliver meget af et mysterium for forskere, især hvordan det korrelerer med bevægelsen af ​​tektoniske plader, og vil være hovedfokus for dette forskningsprojekt.

Opvækst er også af stor interesse for forskere, da der er områder eller 'hotspots' på jordens overflade, hvor det historisk har resulteret i udgydelse af enorme mængder lava, aske og gasser ind i atmosfæren, der har haft ødelæggende virkninger på livet på Jorden.

Disse områder, kendt som Large Igneous Provinces (LIP'er), ses nu som aflejringer af vulkanske sten, der kan dække tusinder af kvadratkilometer og er hundredvis af meter tykke.

For eksempel, Deccan -fælderne, en LIP, der dækkede en stor del af Indien, var delvis ansvarlig, sammen med en stor meteoritpåvirkning i Mexico, for dinosaurernes død mens en anden LIP, de sibiriske fælder, var ansvarlig for den største udryddelsesbegivenhed nogensinde af liv på jorden.

Som en del af undersøgelsen, holdet vil for første gang have adgang til en registrering af pladebevægelser fra de sidste 1 milliard år af Jordens historie. Disse data vil blive kombineret med seismisk billeddannelse fra jordskælv, der er sket tidligere, og som i øjeblikket forekommer, som vil give information om den hastighed, hvormed seismiske bølger bevæger sig gennem kappen og derfor fungerer meget som en medicinsk scanning og giver et 'billede' af interiøret.

Professor Davies tilføjede:"Ved at kombinere alle disse oplysninger, vi vil have en meget klarere forståelse af, hvordan vores planet fungerer. De 4-D visualiseringer, som projektet vil producere, vil have stor interesse for en lang række forskningsområder og industrier, fra udforskning af mineralressourcer til forståelse af, hvordan store begivenheder i fortiden formede vores klima og derfor understøtter mere robuste forudsigelser om fremtidige klimaændringer. "

Dette projekt fortsætter et tæt samarbejde mellem Liverpool og University of Leeds, der arbejder på at forklare tidligere variationer i den langsigtede adfærd af Jordens magnetfelt, som er blevet støttet af The Leverhulme Trust og NERC.

Professor Biggin vil styre en af ​​projektets tre arbejdspakker - Evolution of mantle flow - som kombinerer dynamisk topografi, geokemi, petrologi og geomagnetisme for at give tidsafhængige begrænsninger for de genererede modeller.