Horúce, húževnaté centrum Zeme a jeho studený, tvrdý vonkajší obal sú zodpovedné za plazivý (a niekedy aj katastrofický) pohyb tektonických platní. Teraz však nový výskum odhaľuje zaujímavú rovnováhu síl - vytekajúci plášť vytvára superkontinenty, zatiaľ čo ich kôra ich roztrhne.
Aby sa dospelo k tomuto záveru o procese doskovej tektoniky, vedci vytvorili nový počítačový model Zeme s kôrou a plášťom považovaným za jeden plynulý systém. V priebehu času bolo asi 60% tektonického pohybu na povrchu tejto virtuálnej planéty poháňané pomerne plytkými silami - v rámci prvých 62 kilometrov od povrchu. Hlboká, kalená konvekcia plášťa viedla zvyšok. Plášť sa stal obzvlášť dôležitým, keď sa kontinenty spojili, aby vytvorili superkontinenty, zatiaľ čo plytké sily dominovali, keď sa superkontinenty v modeli rozpadli.
„Virtuálna Zem“ je prvým počítačovým modelom, ktorý „vníma“ kôru a plášť ako vzájomne prepojený dynamický systém. Vedci o tom informovali 30. októbra v časopise Science Advances. Predtým vedci vyrábali modely tepelne poháňanej konvekcie v plášti, ktoré dobre zodpovedali pozorovaniam skutočného plášťa, ale nenapodobňovali kôru. A modely tektonických dosiek v kôre dokázali predpovedať, ako sa tieto platne pohybujú v reálnom svete, ale pozorovaním plášťa sa nezasahovali dobre. Je zrejmé, že niečo chýba v spôsobe, akým modely spájajú tieto dva systémy.
„Konvekčné modely boli dobré pre plášť, ale nie pre platne, a dosková tektonika bola dobrá pre platne, ale nie pre plášť,“ povedal Nicolas Coltice, profesor na postgraduálnej škole Ecole Normale Supérieure, súčasť Univerzity PSL v Paríži. „Celý príbeh vývoja systému je spätnou väzbou medzi nimi.“
Kôra plus plášť
Každý model základnej školy v interiéri Zeme ukazuje tenkú vrstvu kôry jazdiacu na horúcej deformovateľnej vrstve plášťa. Tento zjednodušený model by mohol vzbudiť dojem, že kôra jednoducho surfuje po plášti, že sa pohybuje týmto spôsobom a to pomocou nevysvetliteľných prúdov nižšie.
Ale to nie je úplne v poriadku. Vedci Zeme už dávno vedeli, že kôra a plášť sú súčasťou toho istého systému; sú nevyhnutne spojené. Toto porozumenie vyvolalo otázku, či sily na povrchu - ako je tlmenie jedného kúska kôry pod druhým - alebo sily hlboko v plášti, primárne poháňajú pohyb dosiek, ktoré tvoria kôru. Odpoveď, ktorú zistil Coltice a jeho kolegovia, je, že táto otázka nie je položená správne. Je to preto, že tieto dve vrstvy sú vzájomne prepojené, obidve prispievajú.
Počas posledných dvoch desaťročí, Coltice povedal pre Live Science, vedci pracujú na počítačových modeloch, ktoré by mohli realisticky predstavovať interakcie plášť-plášť. Na začiatku roku 2000 niektorí vedci vyvinuli modely tepelne poháňaného pohybu (konvekcie) v plášti, ktoré prirodzene dalo vzniknúť niečo, čo vyzeralo ako povrchová tektonika na povrchu. Ale tieto modely boli náročné na pracovnú silu a nezískali veľa následnej práce, povedal Coltice.
Coltice a jeho kolegovia pracovali osem rokov na novej verzii modelov. Samotné spustenie simulácie trvalo 9 mesiacov.
Budovanie modelu Zeme
Coltice a jeho tím museli najprv vytvoriť virtuálnu Zem, ktorá bola kompletná s realistickými parametrami: všetko od toku tepla po veľkosť tektonických platní až po čas, ktorý zvyčajne trvá, kým sa superkontinenty vytvoria a rozpadnú.
Existuje veľa spôsobov, ako tento model nie je dokonalým mimikom Zeme, uviedol Coltice. Napríklad program nezaznamenáva predchádzajúce deformácie hornín, takže horniny, ktoré sa zdeformovali predtým, sa v budúcnosti pravdepodobne nebudú ľahšie deformovať vo svojom modeli, ako to môže byť v skutočnom živote. Model však stále produkoval realisticky vyzerajúcu virtuálnu planétu, doplnenú o tlmiace zóny, kontinentálny drift a oceánske hrebene a zákopy.
Vedci ukázali, že keď sa kontinenty spoja, dominujú plášťové sily, vedci zistili, že horúce stĺpy magmy zvané plášťové oblaky nie sú hlavným dôvodom rozpadu kontinentov. Subdukčné zóny, v ktorých je jeden kúsok kôry nútený pod iným, sú hnacími motormi rozpadu kontinentu, uviedol Coltice. Plášte plášťa prichádzajú do hry neskôr. Predchádzajúce stúpajúce oblaky môžu dosiahnuť povrchové horniny, ktoré boli oslabené silami vytvorenými v tlmiacich zónach. Potom sa vnoria do týchto slabších miest, takže je pravdepodobnejšie, že sa superkontinent roztrhne na tomto mieste.
Coltice povedal, že ďalším krokom je premostenie modelu a skutočného sveta pomocou pozorovaní. V budúcnosti by mohol byť tento model použitý na skúmanie všetkého, od hlavných udalostí sopečnej činnosti po formovanie hraníc taniera až po to, ako sa plášť pohybuje okolo rotácie Zeme.
