Zemljino vruće, gipko središte i njegova hladna, tvrda vanjska školjka zaslužni su za puzanje (a ponekad i katastrofalno) kretanje tektonskih ploča. Ali sada nova istraživanja otkrivaju intrigantnu ravnotežu snaga - plamen koji curi stvara superkontinente dok ih kore razdvajaju.
Da bi došli do ovog zaključka o procesu tektonike ploča, znanstvenici su stvorili novi računalni model Zemlje s kore i plaštom koji se smatraju jednim bešavnim sustavom. Tijekom vremena, oko 60% tektonskog kretanja na površini ovog virtualnog planeta pokretano je prilično plitkim silama - unutar prvih 62 kilometra od površine. Dubok, zviždajući plašt plašta odvezao je ostale. Plašt je postao posebno važan kada su se kontinenti gurnuli zajedno da formiraju superkontinente, dok su plitke sile prevladavale kada su se superkontinenti raspali u modelu.
Ova "virtualna zemlja" prvi je računalni model koji "koru" i plašt "gleda" kao međusobno povezani, dinamični sustav, objavili su istraživači 30. listopada u časopisu Science Advances. Prije toga, istraživači bi napravili modele toplinske konvekcije u plaštu koji su prilično dobro odgovarali opažanjima pravog plašta, ali nisu oponašali kore. A modeli tektonike ploča u kore mogli su predvidjeti promatranja u stvarnom svijetu kako se ove ploče kreću, ali nisu se umrežile s opažanjem plašta. Jasno je da nešto nije nedostajalo u načinu na koji su modeli sastavili dva sustava.
"Konvekcijski modeli bili su dobri za plašt, ali ne i ploče. Tektonika ploča bio je dobar za ploče, ali ne i plašt", rekao je Nicolas Coltice, profesor na diplomskoj školi Ecole Normale Supérieure na pariškom sveučilištu PSL. "A cijela priča koja se krije iza evolucije sustava je povratna informacija između njih dvoje."
Kora plus plašt
Svaki model Zemljine unutrašnjosti pokazuje tanki sloj kore koji se vozi na vrhu vrućeg, deformabilnog sloja plašta. Ovaj bi pojednostavljeni model mogao stvoriti dojam da kora jednostavno surfa plaštom, pomičući se tim putem i dolje neobjašnjivim strujama.
Ali to nije sasvim u redu. Zemaljski znanstvenici već dugo znaju da su kora i plašt dio istog sustava; neizostavno su povezane. To je razumijevanje postavilo pitanje da li sile na površini - poput potiskivanja jednog komada kore ispod druge - ili sile duboko u plaštu prvenstveno pokreću kretanje ploča koje čine kore. Coltice i njegovi kolege otkrili su da je pitanje loše postavljena. To je zato što su dva sloja toliko isprepletena, da oba daju svoj doprinos.
Tijekom posljednja dva desetljeća, Coltice je rekao Live Scienceu, istraživači rade na računalnim modelima koji bi realno mogli prikazati interakcije kore i plašta. Početkom 2000-ih neki su znanstvenici razvili modele pokreta (konvekcije) pokretanih toplinom u plaštu koji su prirodno stvorili nešto što je na površini izgledalo kao tektonika ploča. Ali ti su modeli bili naporni i nisu dobivali puno praćenja, rekao je Coltice.
Coltice i njegovi kolege osam su godina radili na svojoj novoj verziji modela. Samo pokretanje simulacije potrajalo je 9 mjeseci.
Izgradnja modela Zemlja
Coltice i njegov tim prvo su morali stvoriti virtualnu Zemlju, zajedno s realnim parametrima: od protoka topline do veličine tektonskih ploča do duljine vremena koje je obično potrebno da se superkontinenti formiraju i raspadnu.
Coltice je rekao da na mnoge načine model nije savršena slika Zemlje. Na primjer, program ne prati prethodnu deformaciju stijena, tako da stijene koje su se prethodno deformirale neće se ubuduće lakše deformirati u svom modelu, kao što bi to moglo biti slučaj u stvarnom životu. No, model je i dalje stvarao realističan virtualni planet, upotpunjen zonama subdukcije, kontinentalnim nasipom i oceanskim grebenima i rovovima.
Osim što su pokazale da sile plašta prevladavaju kada se kontinenti okupe, istraživači su otkrili da vrući stupovi magme zvani plašt plašta nisu glavni razlog što se kontinenti raspadaju. Zone subdukcije, gdje je jedan komad kore prisiljen pod drugi, pokretači su kontinentalnog raspada, rekao je Coltice. Ogrtači od plašta dolaze u igru kasnije. Prethodno postojeći pljuskovi mogu doseći stijene na površini koje su oslabljene silama stvorenim u zonama subdukcije. Zatim se insinuiraju u ta slabija mjesta, što čini vjerojatnijim da će superkontinent razbiti na tom mjestu.
Sljedeći je korak, rekao je Coltice, premošćivanje modela i stvarnog svijeta promatranjima. U budućnosti, rekao je, model bi se mogao koristiti za istraživanje svega, od velikih događaja vulkanizma do formiranja granica ploča do kretanja plašta u odnosu na rotaciju Zemlje.
