Mikä on Mantle Convection?

Mantle -konvektio on prosessi, jolla lämpö siirretään maan ytimestä ylöspäin pintaan. Uskotaan, että vaipan lämmittäminen ytimellä luo konvektiokennoja, joissa kuuma vaippa -materiaali nousee ja jäähtyy kulkiessaan kuorta kohti, kunnes se saavuttaa vähemmän tiheän materiaalin, jolloin se leviää ja laskee. Samanlaisia ​​prosesseja voidaan havaita missä tahansa nesteessä kuuman tai lämpimän pinnan yläpuolella – esimerkiksi ilmakehässä. Mantle -konvektion oletetaan olevan vastuussa levyteknologiasta ja mantereen ajelehtimisesta sekä vulkaanisuudesta.

Maapallo koostuu kolmesta pääkerroksesta: ydin, vaippa ja kuori. Ytimen uskotaan koostuvan pääasiassa raudasta ja nikkelistä, mutta suuressa osassa radioaktiivisia alkuaineita; näiden elementtien hajoaminen yhdessä maapallon muodostumisesta jääneen lämmön kanssa pitää ytimen korkeassa lämpötilassa – sen oletetaan olevan 5,432–10,832 ° C: n välillä 3,000–6,000 ° F. kuumaa metallisilikaattimateriaalia, jonka paksuus on 1,800 mailia (2,900 km), jonka yläjuoksulla uskotaan olevan olennaisesti nestemäistä, mutta alempana mahdollisesti kiinteää. Ylin kerros on kuori, kiinteä kerros vähemmän tiheää materiaalia, joka kelluu vaipan päällä. Tämä koostuu valtamerikuorista-merenpohjasta-4-7 mailin (6-11 km) paksuisesta ja mannermaisesta kuoreesta, 19 mailin paksuisesta.

Kuori on jaettu mannerlaattoihin, jotka ovat geologisen historiansa aikana hitaasti siirtyneet toisiinsa nähden, jakautuneet ja liittyneet yhteen, oletettavasti vaipan sisältämien konvektioprosessien vaikutuksesta. Uskotaan, että kun nouseva vaipan materiaali lähestyy kuorta, ulospäin leviävä liike saa kuoren osat kummallakin puolella liikkumaan toisistaan. Atlantin valtameren uskotaan muodostuneen tällä tavalla, ja prosessi jatkuu tänään, ja vaippa-aine muodostaa uuden valtameren kuoren Keski-Atlantin harjalla. Myös Islannissa ja Havaijilla on useita “kuumia pisteitä”, joissa vaippamateriaali muodostaa uutta maata pinnalle. Joillakin alueilla – kuten Etelä -Amerikan länsirannikolla – valtameren kuoren osat voivat liukua mantereen kuoren alle ja laskeutua syvälle vaippaan; nämä tunnetaan subduktioalueina.

Vaikka tektonisten levyjen liike on vakiintunut ja sitä tukevat havainnoitavat todisteet, maan vaipan sisällä meneviä tektoniikkaa ohjaavia prosesseja ei voida tutkia suoraan. Vaikuttaa erittäin todennäköiseltä, että konvektioprosessit toimivat siellä, mutta niiden tarkka luonne on edelleen epäselvä. Vaipan konvektiota koskevissa tutkimuksissa on käytettävä epäsuoria menetelmiä, kuten seismisten aaltojen käyttäytymistä ja pinnalla vulkaanisen toiminnan ansiosta suulakepuristetun vaipan materiaalin kemiallista analyysiä. Eri paikoista otettujen vaipan materiaalinäytteiden on havaittu eroavan toisistaan ​​kemiallisesti. Tämä näyttää olevan ristiriidassa teoreettisten mallien kanssa, joissa konvektio tapahtuu koko vaipan syvyyden läpi, koska tämän pitäisi johtaa materiaalin perusteelliseen sekoittumiseen, mikä johtaa kemiallisesti homogeeniseen magmaan.

Vaipan konvektion teorian on selitettävä vaipan materiaalin vaihteleva kemiallinen koostumus samalla kun se on samaa mieltä muiden vaipan rakennetta koskevien havaintojen ja fyysisten rajoitusten kanssa. Joissakin malleissa on erillisiä kerroksia, joissa ylemmässä kerroksessa tapahtuu konvektio ja alemmasta kerroksesta nousevia materiaalihiukkasia. Toiset sisältävät “möykkyjä” muinaisesta, syvästä materiaalista, jotka kelluvat ylävaipassa. Myös alistetun valtameren kuoren epätäydellinen sekoittaminen vaipan materiaaliin voi olla osana. Mantle -konvektio on aktiivisen tutkimuksen alue, eikä prosessin yksityiskohdista ole yksimielisyyttä vuodesta 2011 lähtien.