Terwijl oude oceaanbodems over 1 storten, 000 km in het diepe binnenste van de aarde, ze zorgen ervoor dat heet gesteente in de onderste mantel veel dynamischer stroomt dan eerder werd gedacht, vindt een nieuwe UCL-geleide studie.

De ontdekking beantwoordt al lang bestaande vragen over de aard en mechanismen van mantelstroom in het ontoegankelijke deel van de diepe aarde. Dit is essentieel om te begrijpen hoe snel de aarde afkoelt, en de dynamische evolutie van onze planeet en anderen in het zonnestelsel.

"We stellen ons de aardmantel vaak voor als een vloeistof die stroomt, maar dat is het niet - het is een vaste stof die in de loop van de tijd heel langzaam beweegt. Traditioneel gezien men dacht dat de stroom van gesteente in de onderste mantel van de aarde traag is totdat je de kern van de planeet raakt, met de meeste dynamische actie die plaatsvindt in de bovenmantel die slechts tot een diepte van 660 km gaat. We hebben aangetoond dat dit toch niet het geval is in grote regio's diep onder de South Pacific Rim en Zuid-Amerika, " verklaarde hoofdauteur, Dr. Ana Ferreira (UCL Aardwetenschappen en Universidade de Lisboa).

"Hier, hetzelfde mechanisme zien we dat beweging en vervorming veroorzaakt in de hete, onder druk staand gesteente in de bovenste mantel komt ook voor in de onderste mantel. Als deze verhoogde activiteit uniform over de hele wereld plaatsvindt, De aarde zou sneller kunnen afkoelen dan we eerder dachten", voegde Dr. Manuele Faccenda toe, Universita di Padova.

De studie, vandaag gepubliceerd in Natuur Geowetenschappen door onderzoekers van de UCL, Universidade de Lisboa, Universita di Padova, Kangwon Nationale Universiteit en Universiteit van Tel Aviv, levert bewijs van dynamische beweging in de onderste mantel van de aarde, waar oude oceaanbodems zich naar de kern van de planeet storten, kruising van de bovenmantel (tot ~660 km onder de korst) naar de ondermantel (~660-1, 200 km diep).

Het team ontdekte dat de vervorming en verhoogde stroming in de onderste mantel waarschijnlijk te wijten is aan de beweging van defecten in het kristalrooster van rotsen in de diepe aarde, een vervormingsmechanisme genaamd "dislocatiekruip", wiens aanwezigheid in de diepe mantel het onderwerp van discussie is geweest.

De onderzoekers gebruikten grote datasets verzameld uit seismische golven gevormd tijdens aardbevingen om te onderzoeken wat er diep in het binnenste van de aarde gebeurt. De techniek is goed ingeburgerd en vergelijkbaar met hoe straling wordt gebruikt in CAT-scans om te zien wat er in het lichaam gebeurt.

"Bij een CAT-scan smalle bundels röntgenstralen gaan door het lichaam naar detectoren tegenover de bron, een imago opbouwen. Seismische golven gaan op vrijwel dezelfde manier door de aarde en worden gedetecteerd door seismische stations aan de andere kant van de planeet dan het epicentrum van de aardbeving, waardoor we een beeld kunnen vormen van de structuur van het binnenste van de aarde, " verklaarde Dr. Sung-Joon Chang, Kangwon Nationale Universiteit.

Door 43 miljoen seismische gegevensmetingen te combineren met dynamische computersimulaties met behulp van de Britse supercomputerfaciliteiten HECToR, Archer en het Italiaanse Galileo Computing Cluster, CINECA hebben de onderzoekers afbeeldingen gegenereerd om in kaart te brengen hoe de aardmantel stroomt op een diepte van ~ 1, 200 km onder onze voeten.

Ze onthulden een verhoogde mantelstroom onder de westelijke Stille Oceaan en Zuid-Amerika, waar oude oceaanbodems zich gedurende miljoenen jaren naar de kern van de aarde storten.

Deze benadering van het combineren van seismische gegevens met geodynamische computermodellering kan nu worden gebruikt om gedetailleerde kaarten te maken van hoe de hele mantel wereldwijd stroomt om te zien of dislocatiekruip uniform is op extreme diepten.

De onderzoekers willen ook modelleren hoe materiaal vanuit de kern van de aarde naar het oppervlak beweegt, die samen met deze laatste studie, zal wetenschappers helpen beter te begrijpen hoe onze planeet evolueerde naar haar huidige staat.

"Hoe mantelstromen op aarde kunnen bepalen waarom er leven is op onze planeet, maar niet op andere planeten, zoals Venus, die een vergelijkbare grootte en locatie in het zonnestelsel heeft als de aarde, maar heeft waarschijnlijk een heel andere stijl van mantelstroom. We kunnen veel over andere planeten begrijpen door onze eigen geheimen te onthullen, " concludeerde dr. Ferreira.