Onderzoekers van CU Boulder melden dat ze mogelijk een geofysisch mysterie hebben opgelost, de waarschijnlijke oorzaak vast te pinnen van een fenomeen dat lijkt op een moersleutel in de motor van de planeet.

In een onderzoek dat vandaag is gepubliceerd in Natuur Geowetenschappen , het team verkende de fysica van 'stilstaande platen'. Deze geofysische eigenaardigheden ontstaan ​​wanneer enorme brokken oceanische platen van de aarde diep onder de grond worden gedwongen aan de randen van bepaalde continentale platen. De brokken zinken honderden kilometers in het binnenste van de planeet totdat ze plotseling - en om redenen die wetenschappers niet kunnen verklaren - stoppen als een stilstaande auto.

Wei Mao en Shijie Zhong van CU Boulder, echter, misschien de reden voor die stop hebben gevonden. Met behulp van computersimulaties, de onderzoekers onderzochten een reeks stilstaande platen in de Stille Oceaan bij Japan en de Filippijnen. Ze ontdekten dat deze koude rotsen lijken te schuiven op een dunne laag zwak materiaal op de grens van de bovenste en onderste mantel van de planeet - ongeveer 660 kilometer, of 410 mijl, onder het oppervlakte.

En de onderbreking is waarschijnlijk tijdelijk:"Hoewel we zien dat deze platen stagneren, het is een vrij recent fenomeen, gebeurt waarschijnlijk in de afgelopen 20 miljoen jaar, " zei Zhong, een co-auteur van de nieuwe studie en een professor in CU Boulder's Department of Physics.

De bevindingen zijn van belang voor tektoniek en vulkanisme op het aardoppervlak. Zhong legde uit dat de mantel van de planeet, die boven de kern ligt, genereert enorme hoeveelheden warmte. Om de wereld af te koelen, hetere rotsen stijgen op door de mantel en koudere rotsen zinken.

"Je kunt deze mantelconvectie zien als een grote motor die alles aandrijft wat we op het aardoppervlak zien:aardbevingen, berg gebouw, platentektoniek, vulkanen en zelfs het magnetisch veld van de aarde, ' zei Zhong.

Het bestaan ​​van stilstaande platen, die geofysici ongeveer tien jaar geleden voor het eerst hebben gevonden, echter, compliceert die metafoor, wat suggereert dat de motor van de aarde in sommige gebieden tot stilstand kan komen. Dat, beurtelings, kan veranderen hoe wetenschappers denken over verschillende kenmerken, zoals de kolkende vulkanen in Oost-Azië, vormen in de geologische tijd.

Wetenschappers hebben dergelijke platen meestal gevonden in de westelijke Stille Oceaan, specifiek voor de oostkust van Japan en diep onder de Marianentrog. Ze komen voor op de plaatsen van subductiezones, of gebieden waar oceanische platen aan het oppervlak van de planeet honderden kilometers onder de grond duiken.

Platen die op vergelijkbare locaties in de buurt van Noord- en Zuid-Amerika worden gezien, gedragen zich op manieren die geofysici zouden verwachten:ze duiken door de bovenste mantel van de aarde en in de onderste mantel waar ze nabij de kern opwarmen.

Maar rond Azië, "ze gaan gewoon niet naar beneden, "zei Zhong. In plaats daarvan, de platen spreiden zich horizontaal uit nabij de grens tussen de boven- en ondermantel, een punt waarop hitte en druk in de aarde ervoor zorgen dat mineralen van de ene fase naar de andere veranderen.

Om erachter te komen waarom platen stagneren, Zhong en Mao, een afgestudeerde student natuurkunde, ontwikkelde realistische simulaties van hoe energie en gesteente rond de hele planeet cirkelen.

Ze ontdekten dat de enige manier waarop ze het gedrag van de stilstaande platen konden verklaren, was als er een dunne laag minder viskeus gesteente tussen de twee helften van de mantel werd geklemd. Hoewel niemand zo'n laag direct heeft waargenomen, onderzoekers hebben voorspeld dat het bestaat door de effecten van hitte en druk op gesteente te bestuderen.

Zo ja, zo'n laag zou werken als een vettige plas in het midden van de planeet. "Als je op die diepte een zwakke laag aanbrengt, op de een of andere manier helpt de verminderde viscositeit de regio te smeren, "Zei Zhong. "De platen buigen door en kunnen horizontaal een lange afstand blijven afleggen."

Voor de kust van Azië lijken stagnerende platen voor te komen, maar niet Amerika, omdat de beweging van de continenten erboven die brokken rots meer ruimte geeft om te glijden. Zhong, echter, zei dat hij niet denkt dat de platen blijven plakken. Met voldoende tijd, hij vermoedt dat ze door het gladde deel van de mantel zullen breken en hun duik naar de kern van de planeet voortzetten.

De planeet, met andere woorden, zou zich nog steeds als een motor gedragen - alleen met een paar plakkerige plekken. "Nieuw onderzoek suggereert dat het verhaal misschien ingewikkelder is dan we eerder dachten, ' zei Zhong.