Земная поверхность кажется нам статичной, но это не так. Тектонические плиты все время движутся, поддаваясь влиянию раскаленного земного центра и холодной внешней оболочки. Но в новом исследовании удалось обнаружить удивительный баланс между мантией и корой.
Ученые изучили процесс тектоники плит, и пришли к интересному выводу: горячая мантия создает суперконтиненты, а кора разрывает их на части. Чтобы понять это, пришлось создать новую компьютерную модель Земли, где мантию и кору рассмотрели в качестве единой системы.
Около 60% тектонических движений на поверхности виртуальной планеты были вызваны небольшими силами на уровне 100 км ниже поверхности. Остальное поддалось влиянию мантии. Это важное исследование, так как впервые виртуальная Земля учитывает, что кора и мантия функционируют в качестве взаимосвязанной динамической системы.
Ранее ученые уже создавали модели тепловой конвекции в мантии, что соответствовало с реальными наблюдениями мантии, но не сходилось с данными о коре. Были и модели тектоники плит, что позволяло точно предсказать движение плит, но без сходства с показателями по мантии. Новая модель гармонично объединила две системы.
Классическая модель внутреннего строения нашей планеты показывает тонкий слой коры, покрывающий раскаленный и деформируемый слой мантии. Эта модель упрощена, поэтому кажется, что кора просто плавает на мантии, подчиняясь нижним потокам.
В реальности давно знают, что кора и мантия – части единой системы. Поэтому пытались понять, какая из сил влияет на поверхностные изменения планеты. Оказалось, что сами попытки нелепы, так как два слоя (кора и мантия) настолько связаны, что оба влияют.
Ученые потратили 20 лет, чтобы создать точные компьютерные модели, которые могли бы максимально приблизиться к реальным наблюдениям взаимодействия оболочки и мантии. В последнем исследовании на создание конкретной модели потратили 8 лет и еще 9 месяцев на ее запуск.
Команде нужно было создать виртуальную Землю с реалистичными характеристиками. Конечно, модель не смогла учесть всех нюансов, вроде ранней деформации породы. Но все же им удалось создать наиболее реалистичную компьютерную модель планеты с зонами субдукции, континентальным движением, океаническими хребтами и траншеями.
В исследовании удалось доказать, что в процессе соединения континентов доминируют мантийные силы. Однако мантийные струи не выступают главной причиной распада континентов, как считалось ранее. На самом деле, на распад влияют зоны субдукции (один кусок коры оказывается под влиянием второго), а уже потом подключаются мантийные струи.
Поверхностные породы ослабляются влиянием зон субдукции. А потом к этим породам подбираются мантийные струи, из-за чего возникает распад суперконтинентов. Теперь ученым нужно перенести модель на реальные наблюдения. В будущем ее получится использовать для изучения активности всей планеты: от вулканических извержений до формирования границ плит и перемещения мантии относительно планетарного вращения.