Za horký, hnusný střed Země a jeho chladný, tvrdý vnější plášť jsou zodpovědné za plíživý (a někdy i katastrofický) pohyb tektonických desek. Ale nyní nový výzkum odhaluje zajímavou rovnováhu síly - vytekající plášť vytváří superkontinenty, zatímco kůra je trhá.
Abychom dospěli k tomuto závěru o procesu deskové tektoniky, vytvořili vědci nový počítačový model Země s kůrou a pláštěm považovaným za jeden plynulý systém. V průběhu času bylo asi 60% tektonického pohybu na povrchu této virtuální planety poháněno docela mělkými silami - uvnitř prvních 62 kilometrů (100 km) povrchu. Hluboký, vířící plášť pláště řídil zbytek. Plášť se stal obzvláště důležitým, když se kontinenty spojily a vytvořily superkontinenty, zatímco mělké síly dominovaly, když se superkontinenty v modelu rozpadly.
„Virtuální Země“ je první počítačový model, který „vnímá“ kůru a plášť jako propojený dynamický systém, vědci informovali 30. října v časopise Science Advances. Dříve vědci vyráběli modely tepelně řízené konvekce v plášti, která dobře odpovídala pozorování skutečného pláště, ale napodobovala kůru. A modely tektoniky talířů v kůře dokázaly předpovědět, jak se tyto talíře pohybují v reálném světě, ale nesledovaly dobře pozorování pláště. Je zřejmé, že něco chybělo ve způsobu, jakým modely daly oba systémy dohromady.
„Konvekční modely byly dobré pro plášť, ale ne pro desky a tektonika pro desky byla dobrá pro desky, ale ne pro plášť,“ řekl Nicolas Coltice, profesor na postgraduální škole Ecole Normale Supérieure v Paříži. "A celý příběh, který stojí za vývojem systému, je zpětná vazba mezi nimi."
Kůra plus plášť
Každý model školní třídy ve vnitrozemí ukazuje tenkou vrstvu kůry na vrcholu horké deformovatelné vrstvy pláště. Tento zjednodušený model by mohl vyvolat dojem, že kůra jednoduše surfuje po plášti, pohybovala se tímto způsobem a to pomocí nevysvětlitelných proudů níže.
Ale to není úplně v pořádku. Vědci Země již dlouho věděli, že kůra a plášť jsou součástí stejného systému; jsou nevyhnutelně spojeni. Toto porozumění vyvolalo otázku, zda síly na povrchu - jako je tlumení jednoho kusu kůry pod druhým - nebo síly hluboko v plášti, primárně řídí pohyb desek, které tvoří kůru. Odpověď, zjistil Coltice a jeho kolegové, je, že otázka je špatně položená. Je to proto, že obě vrstvy jsou tak vzájemně propojené, obě přispívají.
Během posledních dvou desetiletí, Coltice řekl Live Science, vědci pracují na počítačových modelech, které by mohly realisticky představovat interakce kůra-plášť. Na počátku 2000 let někteří vědci vyvinuli modely tepelně řízeného pohybu (konvekce) v plášti, které přirozeně dalo vzniknout něčemu, co vypadalo jako povrchová tektonika na povrchu. Ale tyto modely byly náročné na práci a nezískaly mnoho následných prací, řekl Coltice.
Coltice a jeho kolegové pracovali osm let na jejich nové verzi modelů. Samotné spuštění simulace trvalo 9 měsíců.
Budování modelu Země
Coltice a jeho tým museli nejprve vytvořit virtuální Zemi, kompletní s realistickými parametry: vše od toku tepla po velikost tektonických desek po dobu, kterou obvykle vznikají a rozpadají se superkontinenty.
Existuje mnoho způsobů, jak tento model není dokonalým mimikem Země, řekl Coltice. Program například nezaznamenává předchozí deformaci hornin, takže horniny, které se zdeformovaly dříve, se v budoucnu ve svém modelu nebudou snadněji deformovat, jak by tomu mohlo být v reálném životě. Model však stále produkoval realisticky vypadající virtuální planetu, doplněnou o subduction zóny, kontinentální drift a oceánské hřebeny a zákopy.
Kromě toho, že při spojování kontinentů dominují plášťové síly, vědci zjistili, že horké sloupce magmatu zvané plášťové chumáče nejsou hlavním důvodem, proč se kontinenty rozpadají. Subdukční zóny, kde je jeden kus kůry nucen pod druhým, jsou hnacími silami rozpadu kontinentu, řekl Coltice. Pláště pláště vstupují do hry později. Již existující stoupající oblaky se mohou dostat na povrchové horniny, které byly oslabeny silami vytvořenými v subdukčních zónách. Poté se vloží do těchto slabších míst, což zvyšuje pravděpodobnost, že se superkontinent roztrhne na tomto místě.
Podle Coltice je dalším krokem přemostění modelu a skutečného světa pozorováním. V budoucnu by mohl být tento model použit k prozkoumání všeho od významných sopečných událostí po vytvoření hranic talířů až po to, jak se plášť otáčí ve vztahu k rotaci Země.
