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Le prime spiegazioni scientifiche per il confine all'interno del mantello terrestre:DETTAGLI

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L'evidenza suggerisce che il manto si comporta in modo diverso sotto 1 megametro (1.000 chilometri).

6 confine interno mantello terrestreL'affondamento delle lastre di crosta oceanica e l'aumento dei pennacchi di roccia calda nel mantello terrestre sono osservati comportarsi in modo diverso sotto un megametro (1.000 chilometri) di profondità.

Due spiegazioni per questo comportamento sono state pubblicate l'11 dicembre 2015. Nell'immagine seguente: A sinistra, Rudolph et al. (Science, 2015) propone un aumento di viscosità (blu scuro) al di sotto del limite del megametro. A destra, Ballmer et al. (Science Advances, 2015) propone un aumento di densità dovuto all'accumulazione di crosta oceanica ("scarabocchi" scuri) sotto il limite.

2 confine interno mantello terrestre

Il Mantello terrestre, la grande zona rocciosa dal lento fluire che si trova tra la crosta e il nucleo del pianeta, da potenza ad ogni terremoto ed eruzione vulcanica sulla superficie del pianeta. L'evidenza suggerisce che il manto si comporta in modo diverso sotto 1 megametro (1.000 chilometri) in profondità, ma i sismologi finora non sono stati in grado di spiegare il motivo per cui esiste questo confine.

6 confine interno mantello terrestre

Due nuovi studi scritti da geologi dell'University of Maryland forniscono diverse, anche se non necessariamente incompatibili, spiegazioni. Uno studio suggerisce che il mantello sotto 1 megametro è più viscoso, il che significa che fluisce più lentamente di sezione sopra il limite. L'altro studio propone che la sezione sotto il limite è più densa, cioè le sue molecole sono più strettamente imballate rispetto alla sezione sopra di essa, a causa di un cambiamento nella composizione della roccia.

Presi insieme, gli studi forniscono il prima sguardo dettagliato sul perché grandi caratteristiche geologiche all'interno del mantello si comportano diversamente su ciascun lato della divisione megametrica. Questi documenti sono i primi tentativi pubblicati in una spiegazione dettagliata ed è possibile che entrambe le spiegazioni possano essere corrette.

1 confine interno mantello terrestre

Sebbene il mantello è prevalentemente solido, scorre molto lentamente nel contesto del tempo geologico. Le due principali fonti di prova suggeriscono l'esistenza di un confine megametrico, e quindi ispirato agli studi attuali.

In primo luogo, molte ed enormi lastre di crosta oceanica che sono stati trascinati verso il basso, o subdotte, nel mantello sono ancora visibili nel profondo della Terra. Queste lastre affondano lentamente verso il basso verso la parte inferiore del mantello. Un gran numero di queste lastre sono bloccate fuori, e sembrano galleggiare sopra il limite megametrico, indicando un notevole cambiamento nelle proprietà fisiche sotto il limite.

In secondo luogo, i grandi pennacchi in aumento di roccia calda dai più profondi processi del mantello, e i contorni di queste strutture possono essere visti nelle profondità della Terra. Quando la roccia in questi pennacchi dal mantello scorre verso l'alto, molti dei pennacchi sono deviati lateralmente mentre passano il confine megametrico. Anche questo indica una differenza fondamentale nelle proprietà fisiche su entrambi i lati del confine.

3 confine interno mantello terrestre

"Imparare a conoscere l'anatomia del mantello ci dice di più su come l'interno delle profondità della Terra funziona, e quali meccanismi stanno dietro alla convezione del mantello", spiega Nicholas Schmerr, assistente professore di geologia presso l'UMD e co-autore dell'articolo che affronta la densità del mantello e la composizione. la Convezione del mantello è il motore termico che muove la tettonica delle placche in superficie, e alla fine porta ad eventi come i vulcani e terremoti, che colpiscono le persone che vivono in superficie."

La fisica profonda della Terra è complicata, quindi stabilire le proprietà fisiche di base del mantello, come la densità e la viscosità, è un passo importante. La densità si riferisce al confezionamento di molecole all'interno di qualsiasi sostanza (gas, liquido o solido), mentre la viscosità è comunemente descritta come lo spessore di un fluido o semi-solido. Talvolta densità e viscosità sono in correlazione con l'altro, mentre a volte sono in contrasto. Ad esempio, il miele è sia più viscoso e denso dell'acqua. L'Olio, d'altra parte, è più viscoso dell'acqua ma meno denso.

Nel loro studio, Schmerr, l'autore principale Maxim Ballmer (del Tokyo Institute of Technology e l'Università delle Hawaii a Manoa) e due colleghi hanno usato un modello al computer di una Terra semplificata. Ogni esecuzione del modello è iniziato con una diversa composizione chimica, e quindi una diversa gamma di densità nel mantello a varie profondità. I ricercatori hanno poi usato il modello per indagare come le lastre di crosta oceanica si comporterebbero mentre viaggiano verso il mantello inferiore.

Nel mondo reale, le lastre sono osservate per comportarsi in uno dei tre modi: le lastre in stallo a circa 600 km, stallo al confine megametrico, o un continuo scivolamento fino al mantello inferiore. Tra i molti scenari per la composizione chimica del mantello, i ricercatori hanno testato quello più vicino a quello del mondo reale, inclusa la possibilità che le lastre possono stallare al confine megametrico. Questo scenario ha comportato anche una maggiore quantità di densa e ricca di silicio roccia basaltica nel mantello inferiore, al di sotto del limite del megametro.

4 confine interno mantello terrestre

Lekic, l'autore principale Max Rudolph (del Portland State University) e un altro collega hanno avuto un approccio diverso, partendo invece con misure satellitari di tutta la Terra. Il team ha poi sottratto le caratteristiche superficiali, come le catene montuose e le valli, per vedere meglio le leggere differenze nella forma di base della Terra causata da differenze locali nella gravità (Immaginate una palla da basket un po 'deforme con la sua copertura esterna rimossa).

Il team ha mappato queste piccole differenze nella forma idealizzata del terrestre, sulla forma e posizione dei pennacchi di mantello noti e integrato i dati in un modello che li ha aiutati a riguardare la forma idealizzata con le differenze di viscosità tra gli strati del mantello. I loro risultati indicavano meno viscosità, più roccia fluida del mantello sopra il limite megametrico, e la transizione a roccia altamente viscosa sotto il limite. I loro risultati contribuiscono a spiegare il motivo per cui i pennacchi dal mantello sono spesso deviati lateralmente mentre si estendono verso l'alto oltre il confine megametrico.

5 confine interno mantello terrestre

"Mentre spieghiamo un mistero, il comportamento crescente de pennacchi e l'affondamento delle lastre, i nostri risultati portano ad un nuovo enigma", avverte Lekic. "Quali sono le cause delle rocce che sotto il confine megametrico diventano più resistenti al flusso? Non ci sono ovvi candidati per ciò che sta causando questo cambiamento, per cui vi è un potenziale per imparare qualcosa di fondamentalmente nuovo sui materiali che compongono la Terra."

Lekic e Schmerr prevedono di collaborare per vedere se i risultati di entrambi gli studi sono coerenti tra loro, se il mantello inferiore è al tempo stesso denso e viscoso, come il miele, se confrontato con il manto sopra il limite megametrico.

Questo lavoro ci può dire molto sul passato della Terra e dove sta andando, in termini di calore e tettonica. Quando ci guardiamo intorno al nostro sistema solare, vediamo un sacco di pianeti a vari stadi di evoluzione. Ma la Terra è unica, e imparare che cosa sta succedendo nel profondo del suo manto è molto importante.

Paolo Lui mpi end

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