Το ζεστό, γοητευτικό κέντρο της Γης και το κρύο, σκληρό εξωτερικό του κέλυφος είναι υπεύθυνα για την πλημμυρική (και μερικές φορές καταστροφική) κίνηση των τεκτονικών πλακών. Αλλά τώρα η νέα έρευνα αποκαλύπτει μια ενδιαφέρουσα ισορροπία εξουσίας - ο μώλωπος που δημιουργεί σκασίματα δημιουργεί υπερσύγχρονα σώματα, ενώ το φλοιό τους λυγίζει.
Για να καταλήξουμε σε αυτό το συμπέρασμα σχετικά με τη διαδικασία της τεκτονικής πλάκας, οι επιστήμονες δημιούργησαν ένα νέο μοντέλο υπολογιστή της Γης με το φλοιό και το μανδύα να θεωρούνται ως ένα ενιαίο σύστημα. Με την πάροδο του χρόνου, περίπου το 60% της τεκτονικής κίνησης στην επιφάνεια αυτού του εικονικού πλανήτη προκλήθηκε από αρκετά αβαθείς δυνάμεις - μέσα στα πρώτα 62 μίλια (100 χιλιόμετρα) της επιφάνειας. Η βαθιά, ανατριχιαστική μεταφορά του μανδύα οδήγησε τα υπόλοιπα. Ο μανδύας έγινε ιδιαίτερα σημαντικός όταν οι ηπείρους ωθήθηκαν μαζί για να σχηματίσουν υπερκείμενες, ενώ οι αβαθείς δυνάμεις κυριάρχησαν όταν υπερίσχυσαν το μοντέλο.
Αυτή η "εικονική Γη" είναι το πρώτο μοντέλο υπολογιστών που "βλέπει" την κρούστα και το μανδύα ως ένα διασυνδεδεμένο, δυναμικό σύστημα, ανέφεραν οι ερευνητές στις 30 Οκτωβρίου στο περιοδικό Science Advances. Προηγουμένως, οι ερευνητές θα έκαναν μοντέλα θερμικής κίνησης στο μανδύα που ταιριάζουν αρκετά καλά με τις παρατηρήσεις του πραγματικού μανδύα, αλλά δεν μιμούνται τον κρούστα. Και τα μοντέλα της τεκτονικής πλάκας στην κρούστα θα μπορούσαν να προβλέψουν πραγματικές παρατηρήσεις για το πώς μετακινούνται αυτές οι πλάκες, αλλά δεν έφεραν καλά τις παρατηρήσεις του μανδύα. Σαφώς, κάτι έλειπε από τον τρόπο που τα μοντέλα έβαζαν μαζί τα δύο συστήματα.
"Τα μοντέλα μεταφοράς ήταν καλές για το μανδύα, αλλά όχι πλάκες και η τεκτονική πλάκα ήταν καλή για πλάκες αλλά όχι για μανδύα", δήλωσε ο Nicolas Coltice, καθηγητής στο σχολείο Ecole Normale Supérieure, τμήμα του Πανεπιστημίου PSL στο Παρίσι. "Και ολόκληρη η ιστορία πίσω από την εξέλιξη του συστήματος είναι η ανατροφοδότηση μεταξύ των δύο."
Κρούστα και μανδύα
Κάθε μοντέλο βαθμού σχολείου του εσωτερικού της Γης δείχνει ένα λεπτό στρώμα φλοιού πάνω από το καυτό, παραμορφώσιμο στρώμα του μανδύα. Αυτό το απλοποιημένο μοντέλο μπορεί να δώσει την εντύπωση ότι ο φλοιός απλώς περιηγεί στο μανδύα, κινείται με αυτό τον τρόπο και ότι με τα ανεξήγητα ρεύματα κάτω.
Αλλά αυτό δεν είναι σωστό. Οι επιστήμονες της Γης γνωρίζουν εδώ και καιρό ότι η κρούστα και ο μανδύας είναι μέρος του ίδιου συστήματος. είναι αναπόφευκτα συνδεδεμένοι. Αυτή η κατανόηση έθεσε το ερώτημα αν οι δυνάμεις στην επιφάνεια - όπως η υποβάθμιση ενός κομματιού κρούστας κάτω από άλλο - ή δυνάμεις βαθιά μέσα στον μανδύα οδηγούν κυρίως στην κίνηση των πλακών που συνθέτουν το φλοιό. Η απάντηση, Coltice και οι συνάδελφοί του, διαπίστωσε ότι το ερώτημα είναι κακό. Αυτό συμβαίνει επειδή τα δύο στρώματα είναι τόσο αλληλένδετα, και τα δύο συμβάλλουν.
Τις τελευταίες δύο δεκαετίες, ο Coltic είπε στη Live Science, οι ερευνητές εργάζονται για μοντέλα υπολογιστών που θα μπορούσαν να αντιπροσωπεύσουν ρεαλιστικά τις αλληλεπιδράσεις του φλοιού-μανδύα. Στις αρχές της δεκαετίας του 2000, μερικοί επιστήμονες ανέπτυξαν μοντέλα θερμικής κίνησης (μεταφοράς) στον μανδύα που φυσικά έδωσαν τη μορφή κάτι που έμοιαζε με την τεκτονική πλάκας στην επιφάνεια. Αλλά αυτά τα μοντέλα ήταν έντονα εργατικά και δεν έλαβαν πολλές εργασίες παρακολούθησης, δήλωσε ο Coltice.
Ο Coltice και οι συνεργάτες του εργάστηκαν για οκτώ χρόνια στη νέα τους έκδοση των μοντέλων. Απλά η εκτέλεση της προσομοίωσης χρειάστηκε 9 μήνες.
Δημιουργία ενός μοντέλου Γη
Ο Coltice και η ομάδα του έπρεπε πρώτα να δημιουργήσουν μια εικονική Γη, γεμάτη με ρεαλιστικές παραμέτρους: τα πάντα, από τη ροή θερμότητας έως το μέγεθος των τεκτονικών πλακών μέχρι το χρονικό διάστημα που χρειάζεται τυπικά για να σχηματίσουν και να χωριστούν τα σούπερ-κοντέινερ.
Υπάρχουν πολλοί τρόποι με τους οποίους το μοντέλο δεν είναι τέλειο μίμηση της Γης, δήλωσε ο Coltice. Για παράδειγμα, το πρόγραμμα δεν παρακολουθεί την προηγούμενη παραμόρφωση του βράχου, έτσι ώστε οι βράχοι που έχουν παραμορφωθεί πριν δεν είναι πιο επιρρεπείς στο μέλλον στο μοντέλο τους, όπως συμβαίνει στην πραγματική ζωή. Αλλά το μοντέλο εξακολουθούσε να παράγει έναν ρεαλιστική εικονική πλανήτη, γεμάτη με ζώνες υποδιέγερσης, ηπειρωτική ολίσθηση και ωκεάνιες κορυφογραμμές και τάφρους.
Πέρα από το γεγονός ότι οι δυνάμεις του μανδύα κυριαρχούν όταν συναντιούνται οι ηπείρους, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι καυτές στήλες του μάγματος που ονομάζονται μανδύα δεν είναι ο κύριος λόγος που οι ηπείρους σπάνε. Οι ζώνες υποτονισμού, όπου ένα κομμάτι κρούστα αναγκάζεται κάτω από άλλο, είναι οι οδηγοί της ηπειρωτικής διάλυσης, είπε ο Coltice. Τα μανδύα μανδύα μπαίνουν στο παιχνίδι αργότερα. Οι προϋπάρχουσες ανερχόμενες λοφίες μπορεί να φτάσουν στους επιφανειακούς βράχους που έχουν εξασθενήσει από τις δυνάμεις που δημιουργούνται στις ζώνες υποπίεσης. Στη συνέχεια αυτοί υπονομεύουν τους εαυτούς τους σε αυτά τα πιο αδύναμα σημεία, καθιστώντας πιο πιθανό η υπερκειμενική να διαρρήξει σε εκείνη τη θέση.
Το επόμενο βήμα, δήλωσε ο Coltice, είναι να γεφυρώσει το μοντέλο και τον πραγματικό κόσμο με παρατηρήσεις. Στο μέλλον, δήλωσε, το μοντέλο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να διερευνήσει τα πάντα, από τα μεγάλα γεγονότα ηφαιστείας μέχρι το πώς σχηματίζονται τα όρια των πλακών με το πώς κινείται το μανδύα σε σχέση με την περιστροφή της Γης.
