Den djupa delen av jordens mittlager är på väg.
Ny forskning upptäcker att den nedre manteln, som ligger mellan 660 och 1 000 mil (660 och 1 000 kilometer) under jordskorpan, är mer dynamisk än tidigare trott. Detta djupa skikt flödar och deformeras upptaget i subduktionszoner, där skivor av oceanisk skorpa kastar sig ned genom jordens lager som sjunkande fartyg.
"Traditionellt har man tänkt att flödet av sten i jordens nedre mantel är trög tills du träffar planetens kärna, med mest dynamisk handling som sker i den övre manteln, som bara går till ett djup på 660 km (410 miles)," studerar studieledaren Ana Ferreira, en seismolog vid University College London och University of Lissabon, sa i ett uttalande. "Vi har visat att detta inte är fallet i stora regioner djupt under South Pacific Rim och South America."
Förstå lagren
Jordens mantel är gjord av het berg, fast men lätt böjd och varpad. Övergången mellan den övre manteln och den nedre manteln sitter 660 km under ytan. Dessa två lager är distinkta; den övre manteln, till exempel, är mestadels gjord av den stötande bergperidotiten, medan den nedre manteln är rik på mineralerna bridgmanit och magnesium-järnoxid ferroperiklas. De två skikten skiljer sig också i temperatur och tryck.
Ferreira och hennes kollegor började undersöka den översta delen av den nedre manteln med hjälp av en datormodell av jordens inre skapad med 43 miljoner verkliga seismiska mätningar av planeten. Specifikt använder geofysiker de naturliga ekorna av jordbävningar runt om i världen för att avbilda vad som finns inne i planeten. Genom att titta på hur vågorna ändrar hastighet och riktning, kan forskare hämta information om de olika kompositionerna av berg och mineral i manteln, vilket ger ledtrådar om dess struktur och egenskaper.
I studien fokuserade forskarna på vad som hände i subduktionszoner, områden där oceanisk skorpa dyker under kontinentalskorpan som ett transportband, återvinner stenar och mineraler djupt in i manteln. Dessa plattor kastar sig mot kärnan och passerar gränsen mellan den övre och nedre manteln.
Dynamisk mantel
Resultaten visade att den undre manteln vid underdrivningszoner är förvånansvärt dynamisk, särskilt runt kanterna på plattorna på forntida skorpor som kastar sig genom dess lager. Anledningen, forskarna fann, verkar vara något som kallas "dislokation krypning", som är deformation av kristaller och kristallint material orsakat av förflyttning av defekter i kristallerna. Denna krypning orsakas av jordskorpan som interagerar med mantelberget, som sporrar manteln för att deformeras och (mycket långsamt) flöde.
Forskarna fann bevis för detta kryp under västra Stilla havet och Sydamerika, så det är ännu inte klart hur utbredd det är. Om aktiviteten är global kan det antyda att jorden svalnar snabbare än tidigare beräknats, sade studiens medförfattare Manuele Faccenda från University of Padova i uttalandet.
Även om mantelens flöde kan tyckas ganska borttagen från vad som händer i jordskorpan, avgör det ganska mycket om planetens miljö, sa Ferreira. Venus har till exempel en liknande storlek och plats i omloppsbana som Jorden, men dess mantel flyter sannolikt mycket annorlunda.
"Hur mantelflödet på jorden kan kontrollera varför det finns liv på vår planet, men inte på andra planeter, till exempel Venus," sa hon.
Resultaten visas idag (25 mars) i tidskriften Nature Geoscience.
