Går med kornene for at forklare en grundlæggende tektonisk kraft

En ny undersøgelse tyder på, at bittesmå, mineralkorn – presset og blandet over millioner af år – satte gang i den kæde af begivenheder, der styrter massive tektoniske plader dybt ind i Jordens indre.

Teorien, foreslået af Yale-forskerne David Bercovici og Elvira Mulyukova, kan give en oprindelseshistorie til subduktion, en af ​​de mest fundamentale kræfter, der er ansvarlige for planetens dynamiske natur.

Undersøgelsen fremgår af Proceedings of the National Academy of Sciences .

Subduktion opstår, når en tektonisk plade glider ned under en anden plade og derefter synker ned i jordens kappe. Dens rolle i store geologiske processer er enorm:Den er hovedmotoren for tektonisk bevægelse. Den bygger bjerge, udløser jordskælv, danner vulkaner, og driver det geologiske kulstofkredsløb.

Alligevel har forskere været usikre på, hvad der initierer subduktion.

"Hvorfor Jorden overhovedet har subduktion, i modsætning til andre jordiske planeter, så vidt vi ved, er et mysterium, " sagde Bercovici, Yales Frederick William Beinecke professor og formand for Jord- og Planetvidenskab.

"Mantelsten nær overfladen, der er afkølet i hundreder af millioner af år, har to konkurrerende virkninger, " sagde han. "Mens det er blevet koldere og tungere og vil synke, den er også blevet stivere og vil ikke synke. Den afstivningseffekt burde vinde frem, som det gør på de fleste planeter, men på jorden, af en eller anden grund, det gør det ikke."

Ifølge den teoretiske model udviklet af Bercovici og Mulyukova, en forsker ved Yale, subduktion kan initieres i marginerne mellem Jordens havbund og kontinenter.

Modellen viser, at tektoniske spændinger i en oceanisk plade får dens mineralkorn til at blande sig med hinanden, blive beskadiget, og til sidst krympe. Over en periode på cirka 100 millioner år, denne proces svækker den oceaniske plade og gør den modtagelig for lodret forskydning og bøjning - som er forbundet med starten af ​​subduktion.

"Den virkelige flaskehals for tektonisk pladeaktivitet på en jordisk planet er, hvor hurtigt den er massiv, stenlag kan deformeres, " sagde Mulyukova. "Klipperne kan kun deformeres så hurtigt som deres små mineralkorn tillader det. Vores model forklarer, hvordan disse ændringer i mineralkorn dramatisk kan svække klippen og gøre subduktion mulig på en planet som Jorden."