Что заставляет поверхность Земли двигаться?

Двигаются ли тектонические плиты из-за движения в мантии Земли, или мантия движется из-за движения плит? Или, может быть, этот вопрос некорректен? Это точка зрения, принятая учеными из École Normale Supérieure — PSL, CNRS и Университета Рима, которые рассматривают тектонические плиты и мантию как принадлежащие к единой системе.

Согласно их симуляциям, опубликованным в журнале Science Advances, мантию в основном движет поверхность, хотя динамический баланс между этими двумя составляющими меняется в течение циклов суперконтинента.

Какие силы движут тектонические плиты? Этот вопрос остается открытым с тех пор, как 50 лет назад появилась теория тектоники плит. Являются ли холодные края плит, медленно погружающихся в мантию Земли в зонах субдукции, причиной движения, наблюдаемого на поверхности Земли?

Или, наоборот, мантия, с ее конвекционными токами, управляет тектоническими плитами? Для геологов это скорее похоже на проблему курицы и яйца: мантия, по-видимому, заставляет плиты двигаться, а они в свою очередь управляют мантией …

Чтобы пролить свет на таинственные силы, ученые рассмотрели Землю как единую неделимую систему и выполнили наиболее полное на сегодняшний день моделирование вымышленной планеты, очень похожей на Землю. Ученые сначала должны были найти соответствующие параметры, а затем потратили около девяти месяцев на решение системы уравнений с помощью суперкомпьютера, реконструирующего эволюцию планеты за период в 1,5 миллиарда лет.

Используя эту модель, команда исследователей показала, что две трети поверхности Земли движется быстрее, чем нижележащая мантия, другими словами, это та поверхность, которая увлекает за собой внутреннюю часть, в то время как роли меняются на оставшуюся треть. Этот баланс сил изменяется с течением времени, особенно для континентов.

Последние в основном притягиваются глубинным движением внутри мантии во время фаз строительства суперконтинента, как в продолжающемся столкновении между Индией и Азией: в таких случаях движение, наблюдаемое на поверхности, может дать информацию о динамике глубинной мантии. И наоборот, когда суперконтинент распадается, движение в основном определяется движением плит, когда они погружаются в мантию.

Вычисление содержит огромное количество данных, которые в основном остаются неиспользованными. Полученные данные могут помочь нам понять, как формируются и исчезают срединные океанические хребты, как вызывается субдукция или что определяет расположение плюмов, которые вызывают обширные извержения вулканов.

«What drives tectonic plates?» Science Advances (2019). DOI: 10.1126/sciadv.aax4295 , https://advances.sciencemag.org/content/5/10/eaax4295