Dünyanın sıcak, aşırı duygusal merkezi ve soğuk, sert dış kabuğu tektonik plakaların sürünen (ve bazen de felaketli) hareketinden sorumludur. Ama şimdi yeni araştırma ilginç bir güç dengesini ortaya koyuyor - kabuk manto süper kabınlar yaratırken kabuk onları ayırıyor.
Plaka tektoniği süreci hakkındaki bu sonuca varmak için, bilim adamları kabuk ve manto ile tek bir kesintisiz sistem olarak kabul edilen yeni bir bilgisayar modeli yarattılar. Zamanla, bu sanal gezegenin yüzeyindeki tektonik hareketin yaklaşık% 60'ı, yüzeyin ilk 62 mil (100 kilometre) içinde oldukça sığ kuvvetler tarafından yönlendirildi. Mantonun derin, çalkalamalı konveksiyonu geri kalanını sürdü. Manto, kıtalar süper kıtalar oluşturmak için bir araya getirildiklerinde özellikle önemli hale gelirken, süper kıtalar modelde parçalandığında sığ kuvvetler hakim oldu.
Araştırmacılar, 30 Ekim'de Science Advances dergisinde, "sanal Dünya" kabuk ve mantoyu birbirine bağlı, dinamik bir sistem olarak "gören" ilk bilgisayar modelidir. Daha önce, araştırmacılar mantoda gerçek mantonun gözlemlerini oldukça iyi eşleştiren, ancak kabuğu taklit etmeyen ısıya dayalı konveksiyon modelleri yapacaklardı. Kabuktaki plaka tektoniğinin modelleri, bu plakaların nasıl hareket ettiğine dair gerçek dünya gözlemlerini tahmin edebilir, ancak mantonun gözlemleriyle iyi bir şekilde örtüşmemiştir. Açıkçası, modellerin iki sistemi bir araya getirme biçiminde bir şey eksikti.
Paris'teki PSL Üniversitesi'nin Ecole Normale Supérieure yüksek lisans okulunda profesör olan Nicolas Coltice, "Konveksiyon modelleri manto için iyi, plakalar için değil ve plaka tektoniği mantolar için değil, manto için değil," dedi. "Ve sistemin evriminin ardındaki bütün hikaye, ikisi arasındaki geri beslemedir."
Kabuk ve manto
Dünya'nın iç mekanının her ilkokul modeli, mantonun sıcak, deforme olabilen tabakasının üstünde ince bir kabuk tabakası gösterir. Bu basitleştirilmiş model, kabuğun sadece mantoda sörf yaptığı, bu şekilde hareket ettiği ve aşağıdaki açıklanamayan akımlarla olduğu izlenimini verebilir.
Ama bu pek doğru değil. Dünya bilim adamları, kabuğun ve mantonun aynı sistemin bir parçası olduğunu uzun zamandır biliyorlardı; kaçınılmaz bir şekilde bağlantılıdırlar. Bu anlayış, yüzeydeki kuvvetlerin - bir kabuk parçasının diğerinin altına batması gibi - veya mantodaki derin kuvvetlerin öncelikle kabuğu oluşturan plakaların hareketini yönlendirip yönlendirmediği sorusunu gündeme getirmiştir. Coltice ve meslektaşlarının cevabı, sorunun kötü olduğu yönündedir. Çünkü iki katman birbiriyle iç içe, her ikisi de katkıda bulunuyor.
Coltice, geçtiğimiz yirmi yılda Live Science'a verdiği demeçte, araştırmacıların kabuk-manto etkileşimlerini gerçekçi bir şekilde temsil edebilecek bilgisayar modelleri üzerinde çalıştıklarını söyledi. 2000'li yılların başlarında, bazı bilim adamları, mantoda yüzeyde plaka tektoniği gibi görünen bir şeye doğal olarak yol açan ısıya dayalı hareket modelleri (konveksiyon) geliştirdiler. Ancak Coltice, bu modellerin emek yoğun olduğunu ve çok fazla takip çalışması yapmadığını söyledi.
Coltice ve meslektaşları sekiz yıl boyunca modellerin yeni versiyonlarında çalıştılar. Sadece simülasyonu çalıştırmak 9 ay sürdü.
Dünya modeli oluşturmak
Coltice ve ekibi önce gerçekçi parametrelerle tamamlanmış sanal bir Dünya yaratmak zorundaydı: ısı akışından tektonik plakaların boyutuna, genellikle süper kıtaların oluşması ve dağılması için geçen süreye kadar her şey.
Coltice, modelin Dünya'nın mükemmel bir taklidi olmadığının birçok yolu olduğunu söyledi. Örneğin, program önceki kaya deformasyonunu takip etmez, bu nedenle daha önce deforme olmuş kayalar, gerçek hayatta olduğu gibi, modelinde gelecekte daha kolay deforme olmaya eğilimlidir. Ancak model hala batma bölgeleri, kıtaların kayması ve okyanus sırtları ve siperleri ile dolu gerçekçi bir sanal gezegen üretti.
Araştırmacılar, kıtalar bir araya geldiğinde manto kuvvetlerinin baskın olduğunu göstermenin ötesinde, manto tüyleri adı verilen sıcak magma sütunlarının, kıtaların parçalanmasının ana nedeni olmadığını keşfettiler. Coltice, bir kabuğun diğerinin altına zorlandığı batırma bölgelerinin kıta yıkımının itici güçleri olduğunu söyledi. Manto tüyleri daha sonra devreye girer. Önceden var olan yükselen tüyler, batma bölgelerinde oluşturulan kuvvetler tarafından zayıflatılmış yüzey kayalarına ulaşabilir. Daha sonra kendilerini bu zayıf noktalara aşılarlar, bu da süper kıtaların o konumda yarılma olasılığını artırır.
Bir sonraki adım, Coltice, modeli ve gerçek dünyayı gözlemlerle birleştirmek olduğunu söyledi. Gelecekte, modelin, büyük volkanizma olaylarından plaka sınırlarının nasıl oluştuğuna, mantonun Dünya'nın dönüşüne göre nasıl hareket ettiğine kadar her şeyi keşfetmek için kullanılabileceğini söyledi.
