Nieuwe inzichten in de convectiepatronen van de aardmantel en zijn chemische samenstelling zijn onthuld door een onderzoeker van de Universiteit van Leicester.

De nieuwe bevindingen suggereren dat de mantel niet overal stroomt, zoals eerder werd gedacht - en dat het in plaats daarvan is verdeeld in twee zeer grote domeinen die alleen in zichzelf convecteren, met weinig bewijs dat ze zich vermengen.

Het onderzoek, onder leiding van dr. Tiffany Barry van de Universiteit van Leicester, Afdeling Geologie, en gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschappelijke rapporten , suggereert dat een van deze domeinen onder de Stille Oceaan wordt gevonden, terwijl de andere daarbuiten bestaat.

Het onderzoek suggereert dat materiaal van de bovenste mantel naar de lagere delen van de mantel stroomt wanneer het een subductiezone bereikt, waar een tektonische plaat onder een andere afdaalt.

Deze neergaande plaat materiaal fungeert als een soort gordijn, voorkomen dat het materiaal van de bovenmantel zich over de hele wereld vermengt en de twee domeinen gescheiden houdt.

Dr. Barry legt uit:"Een van de manieren waarop onze planeet uniek is, is de verbazingwekkende manier waarop het mobiele platen aan het oppervlak heeft die in de loop van de tijd bewegen en verdringen. Deze beweging van de platen resulteert in het proces dat we platentektoniek noemen, en geen enkele andere planeet die we kennen, vertoont bewijs van dit proces. Waarom of hoe platentektoniek op deze planeet begon, wordt niet begrepen, maar het is absoluut essentieel geweest bij de productie van de korst en oceanen die we tegenwoordig als aarde erkennen. Wat ook niet goed beperkt is, is het effect van platentektoniek op de interne werking van de aarde.

"We hebben ontdekt dat wanneer mantelmateriaal de bodem van de mantel bereikt, in de buitenste kern, het verspreidt zich niet en gaat nergens rond de kern, maar keert in plaats daarvan terug naar hetzelfde halfrond van de aardbol waar het vandaan kwam. We hebben deze dominante opwaartse beweging van convectie gemodelleerd en ontdekt dat deze honderden miljoenen jaren kan aanhouden.

"Op basis van eerdere plaatbewegingen en geochemisch bewijs, we speculeren dat dit proces van mantelconvectie een dominant proces zou kunnen zijn sinds minstens 550 miljoen jaar geleden, en mogelijk sinds het begin van de platentektoniek."

De onderzoekers combineerden sferische numerieke computermodellen (3-D eindige-elementenmodellering) met de best beschikbare reconstructies van hoe de aardplaten de afgelopen 200 miljoen jaar zijn bewogen om wiskundige deeltjes te volgen die op verschillende diepten van de gemodelleerde mantel zijn geplaatst.

Met deze modellen onderzochten ze waar de mantel vrijelijk naar toe beweegt tijdens de geschiedenis van platen die aan het oppervlak bewegen. Na te hebben gevolgd waar deeltjes stromen in de modellen, het team onderzocht vervolgens het bewijs van chemische isotopen uit eerdere oceaanbekkens, die een goede analogie zijn voor de samenstelling van de bovenmantel in het verleden.

Met deze gegevens konden ze testen of voormalige oceaanbekkens, die er niet meer zijn, dezelfde of een andere samenstelling hadden dan de daaropvolgende bekkens die zich geografisch in dezelfde regio van de wereld vormden.

Dr. Barry voegde toe:"Ik ben ongelooflijk enthousiast over dit werk; het is een onderzoeksvraag waar ik al bijna twee decennia over nadenk. Het voelt als een echt voorrecht om een ​​robuust en overtuigend model samen te kunnen stellen dat het kenmerk van de chemische verschillen in de korst van de oceaanbodem verklaren.

"Dit nieuwe onderzoek vernietigt ons begrip van hoe de binnenkant van de aarde conveceert en beweegt, en hoe het is verdeeld, en verklaart voor het eerst waarnemingen die voor het eerst werden opgemerkt aan het eind van de jaren tachtig."