Pusat bumi yang panas dan kencang dan kerangka luarannya yang sejuk dan keras, kedua-duanya bertanggungjawab untuk pergerakan lekapan tektonik (dan kadang-kadang membahayakan). Tetapi sekarang penyelidikan baru mendedahkan keseimbangan kuasa yang menarik - mantel yang meleleh membuat superkontinen sementara kerak membubiri mereka.
Untuk sampai ke kesimpulan ini mengenai proses plat tektonik, saintis mencipta model komputer baru Bumi dengan kerak dan mantel dianggap sebagai satu sistem lancar. Dari masa ke masa, kira-kira 60% pergerakan tektonik di permukaan planet maya ini didorong oleh kuasa-kuasa yang cetek - dalam jarak 100 kilometer pertama. The deep, churning convection of the mantle membimbing yang lain. Mantel ini menjadi sangat penting apabila benua dipertemukan bersama untuk membentuk supercontinen, sementara pasukan cetek menguasai apabila supercontinen berpecah dalam model.
"Bumi maya" ini merupakan model komputer pertama yang "dilihat" kerak dan mantel sebagai sistem yang saling berkait, dinamik, penyelidik melaporkan Oct 30 dalam jurnal Science Advances. Sebelum ini, para penyelidik akan membuat model-model konvensional yang dipandu haba dalam mantel yang memadankan pandangan mantel sebenar dengan baik, tetapi tidak meniru kerak. Dan model-model tektonik plat di kerak boleh meramalkan pemerhatian dunia sebenar tentang bagaimana plat ini bergerak, tetapi tidak baik dengan pemerhatian mantel. Jelas sekali, sesuatu yang hilang dalam cara model meletakkan kedua-dua sistem itu.
"Model konveksi baik untuk mantel, tetapi tidak plat, dan plat tektonik baik untuk plat tetapi bukan mantel," kata Nicolas Coltice, seorang profesor di sekolah siswazah Ecole Normale Supérieure, sebahagian dari PSL University di Paris. "Dan keseluruhan cerita di sebalik evolusi sistem adalah maklum balas antara keduanya."
Crust plus mantle
Setiap model sekolah menengah di bumi menunjukkan lapisan nipis yang menunggang kerak di atas lapisan yang panas dan deformable mantel itu. Model mudah ini mungkin memberi gambaran bahawa kerak hanya melayari mantel, dipindahkan dengan cara ini dan oleh arus yang tidak dapat dijelaskan di bawah.
Tetapi itu tidak betul. Para saintis bumi telah lama mengetahui bahawa kerak dan mantel adalah sebahagian dari sistem yang sama; mereka tidak dapat disangkal. Pemahaman itu telah menimbulkan persoalan sama ada daya di permukaan - seperti subduksi satu kerak di bawah yang lain - atau memaksa jauh di mantel terutama memacu pergerakan plat yang membentuk kerak. Jawapannya, Coltice dan rakan-rakannya mendapati, persoalan itu kurang bermutu. Itu kerana kedua-dua lapisan itu saling berkaitan, kedua-duanya membuat sumbangan.
Sepanjang dua dekad yang lalu, Coltice memberitahu Live Science, penyelidik telah berusaha ke arah model komputer yang dapat mewakili interaksi mantap kerak secara realistik. Pada awal 2000-an, sesetengah saintis telah membangunkan model pergerakan yang didorong oleh haba (perolakan) dalam mantel yang semulajadi menimbulkan sesuatu yang kelihatan seperti tektonik plat di permukaan. Tetapi model-model itu adalah intensif buruh dan tidak mendapat banyak kerja susulan, kata Coltice.
Coltice dan rakan-rakannya bekerja selama lapan tahun dalam versi baru model mereka. Hanya menjalankan simulasi sahaja selama 9 bulan.
Membina model bumi
Coltice dan pasukannya mula-mula membuat Bumi maya, lengkap dengan parameter realistik: segala-galanya dari aliran haba hingga saiz plat tektonik untuk jangka masa yang biasanya diperlukan untuk supercontinen untuk membentuk dan terlepas.
Terdapat banyak cara di mana model itu tidak meniru bumi yang sempurna, kata Coltice. Sebagai contoh, program ini tidak menjejaskan ubah bentuk batu terdahulu, jadi batuan yang telah mengalami cacat sebelum ini tidak terdedah kepada bentuk yang lebih mudah pada masa depan dalam model mereka, seperti yang berlaku dalam kehidupan sebenar. Tetapi model itu masih menghasilkan planet maya yang realistis, lengkap dengan zon subduksi, hanyut benua dan rabung lautan dan parit.
Selain menunjukkan bahawa kekuatan mantel menguasai apabila benua datang bersama, para penyelidik mendapati bahawa tiang panas magma yang dipanggil bulu bulu bukanlah sebab utama bahawa benua pecah. Zon subduksi, di mana satu kepingan kerak dipaksa di bawah yang lain, adalah pemacu pemecahan kontinental, kata Coltice. Gumpalan mantle mula bermain kemudian. Umpu meningkat sebelum ini boleh mencapai batu permukaan yang telah lemah oleh daya yang dicipta di zon subduksi. Mereka kemudian menyebarkan diri ke tempat-tempat yang lebih lemah ini, menjadikannya lebih besar bagi supercontinent untuk meresap di lokasi tersebut.
Langkah seterusnya, Coltice berkata, adalah untuk menjembatani model dan dunia nyata dengan pemerhatian. Pada masa akan datang, beliau berkata, model itu boleh digunakan untuk menerokai segala-galanya dari peristiwa-peristiwa gunung berapi utama hingga bagaimana batas-batas plat membentuk bagaimana mantel bergerak di sekitar hubungan dengan putaran bumi.
