地球のコアからの熱がプレートテクトニクスの根底にある可能性がある

Andrew Hall: Eye of the Electric Storm | Space News (七月 2019).

Anonim

何十年にもわたって、科学者たちは、地球の構造プレートの動きは、冷たくすることによって生じる負の浮力によって主に引き起こされると理論付けています。 しかし、新しい研究では、プレートの動力学は、地球の核から引き出される熱の付加的な力によって大きく促進されることが示されています。

新しい知見は、中部海嶺として知られている水中山脈は、移動するプレート間の受動的境界であるという理論にも挑戦している。 この調査結果は、地球が支配的な中部海嶺である東太平洋の上昇は、熱が移動するにつれて動的であることを示しています。

シカゴ大学で地球物理学の教授であるDavid B. Rowley氏と仲間の研究者たちは、East Pacific Riseの観測とそこにあるマントルフローのモデリングの洞察を組み合わせることによって結論に達しました。 調査結果は12月23日 Science Advancesに 掲載されました。

「太平洋の半球におけるプレート間の熱力学の重要な深部マントルの寄与が強く支持されている」と、この論文の執筆者であるRowleyは語った。 「マントルの底からの熱は、マントルの熱の流れの強さと、結果として生じるプレートテクトニクスに大きく貢献します」

研究者らは、プレートの動力学の最大約50%が地球のコアからの熱とコアとマントル間の熱流の最大20テラワットによって駆動されると推定しています。

他のほとんどの中部海嶺とは異なり、East Pacific Riseは、東西太平洋の一部が非対称的に広がっているにもかかわらず、東西方向に50〜80万年も移動していません。 これらのダイナミクスは沈み込みによってのみ説明することはできません。これは、1つのプレートが別のプレートまたはシンクの下を移動するプロセスです。 新しい発見の研究者は、地球内部の深いところから発生する熱によって生じた浮力に現象を帰する。

「東太平洋の上昇は、深いマントルから生じる流れがそれを捕獲したため安定している」とローリー氏は語った。 「この安定性は、マントルの湧き上がりに直接関連し、それによって制御される」、またはマントルを通って地球のコアから表面への熱の放出。

中大西洋岸、特に南大西洋では、深いマントル流れと直接的に結合する可能性があると彼は付け加えた。

「この研究の結果は、プレートテクトニクス、地震活動、火山活動など、地球のダイナミクスに取り組むすべての科学者にとって非常に重要です」と、研究に関与していないドイツ地質科学研究センターのジャンブラウン(Jean Braun)

仕事場の力

熱を運ぶマントル物質の対流、または流れは、プレートテクトニクスを推進する。 現在の研究で想定されているように、マントルの底部での加熱は物質の密度を低下させ、浮力を与え、それをマントルを介して上昇させ、East Pacific Riseに隣接する上層のプレートと結合させる。 深部マントル浮力は、地表でのプレート冷却とともに、負の浮力を生じさせ、一緒に東太平洋上昇および周辺の太平洋の沈み込み帯に沿った観測を説明する。

プレートテクトニクスの原動力についての議論は、1970年代初頭にさかのぼる。 科学者たちは尋ねました:プレートを動かす浮力は、冬の湖の冷却と転倒と同様に、表面のプレート冷却に主に由来していますか? あるいは、コアから抽出された熱に関連するマントルの基部の熱から生じる正の浮力源もありますか?もしそうなら、それがプレートの動きにどれくらい貢献するのでしょうか? 後者の理論は、オートミールの調理に似ています。底部の熱はオートミールを上昇させ、上面に沿った熱損失はオートミールを冷やして、それを沈めさせます。

これまでのところ、ほとんどの評価は、ベースでの熱による浮力の寄与がほとんどまたはまったくない、最初のシナリオを支持していました。 新しい知見は、第2のシナリオが観測値を説明することが必要であり、少なくとも太平洋盆地ではプレートを駆動する浮力源の両方からほぼ等しい貢献があることを示唆している。

「マントル対流のモデルに基づいて、マントルは地球の対流熱収支全体の半分を炉心から除去する可能性があります」とローリー氏は述べています。

過去40年間にコンピュータシミュレーションによるマントル対流を表現するために多くの研究が行われてきた。 研究者らによると、モデルはマントルの湧昇を説明するために改訂されなければならない。

「私たちの仕事の意味合いは、教科書を書き直す必要があるということです。

この研究は、地球の形成を理解するための広範な影響を持つ可能性がある、とBraunは述べた。 「地球の熱収支とコアのいわゆる「世俗的冷却」に重要な影響を与えます。コアからの熱が考えていたより重要なものであれば、コアに元々蓄えられていた総熱量は私たちは思ったよりずっと大きかった。

"また、地球の磁場は液体コアの流れによって生成されるので、Rowleyと共同研究者の発見は、地球の磁場の存在、特徴、振幅とその進化の理解に意味を持つ可能性が高い地質学的な時間を通じて、 "ブラウンは付け加えた。

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