Trung tâm nóng, nóng của trái đất và lớp vỏ cứng, lạnh bên ngoài của nó đều chịu trách nhiệm cho sự di chuyển (và đôi khi là thảm họa) của các mảng kiến tạo. Nhưng bây giờ nghiên cứu mới cho thấy một sự cân bằng sức mạnh hấp dẫn - lớp phủ chảy ra tạo ra siêu lục địa trong khi lớp vỏ xé chúng ra.
Để đi đến kết luận này về quá trình kiến tạo mảng, các nhà khoa học đã tạo ra một mô hình máy tính mới của Trái đất với lớp vỏ và lớp phủ được coi là một hệ thống liền mạch. Theo thời gian, khoảng 60% phong trào kiến tạo ở bề mặt của hành tinh ảo này được thúc đẩy bởi lực lượng khá cạn - trong phạm vi 62 dặm đầu tiên (100 km) của bề mặt. Sự đối lưu sâu sắc, chằng chịt của lớp phủ đã lái phần còn lại. Lớp phủ trở nên đặc biệt quan trọng khi các lục địa được đẩy lại với nhau để tạo thành siêu lục địa, trong khi các lực nông chiếm ưu thế khi siêu lục địa vỡ ra trong mô hình.
"Trái đất ảo" này là mô hình máy tính đầu tiên "xem" lớp vỏ và lớp phủ như một hệ thống động, liên kết với nhau, các nhà nghiên cứu đã báo cáo ngày 30 tháng 10 trên tạp chí Science Advances. Trước đây, các nhà nghiên cứu sẽ tạo ra các mô hình đối lưu điều khiển nhiệt trong lớp phủ phù hợp với các quan sát của lớp phủ thực sự khá tốt, nhưng không bắt chước lớp vỏ. Và các mô hình kiến tạo mảng trong lớp vỏ có thể dự đoán các quan sát trong thế giới thực về cách các mảng này di chuyển, nhưng không phù hợp với các quan sát của lớp phủ. Rõ ràng, một cái gì đó đã bị thiếu trong cách các mô hình đặt hai hệ thống lại với nhau.
Nicolas Coltice, giáo sư tại trường đại học Ecole Normale Supérieure, một phần của Đại học PSL ở Paris, cho biết: "Các mô hình đối lưu là tốt cho lớp phủ, nhưng không phải là tấm và kiến tạo mảng là tốt cho tấm nhưng không phải là lớp phủ". "Và toàn bộ câu chuyện đằng sau sự phát triển của hệ thống là phản hồi giữa hai người."
Lớp vỏ cộng với lớp phủ
Mỗi mô hình trường học bên trong Trái đất cho thấy một lớp vỏ mỏng nằm trên lớp nóng, biến dạng của lớp phủ. Mô hình đơn giản hóa này có thể mang lại ấn tượng rằng lớp vỏ chỉ đơn giản là lướt qua lớp phủ, được di chuyển theo cách này và bởi dòng chảy không thể giải thích được bên dưới.
Nhưng điều đó không hoàn toàn đúng. Các nhà khoa học trái đất từ lâu đã biết rằng lớp vỏ và lớp phủ là một phần của cùng một hệ thống; họ không thể liên kết được. Sự hiểu biết đó đã đặt ra câu hỏi liệu các lực ở bề mặt - chẳng hạn như sự hút chìm của một lớp vỏ dưới lớp khác - hay các lực nằm sâu trong lớp phủ chủ yếu thúc đẩy sự chuyển động của các mảng tạo nên lớp vỏ. Câu trả lời, Coltice và các đồng nghiệp của ông đã tìm thấy, đó là câu hỏi không được đặt ra. Đó là bởi vì hai lớp quá đan xen, cả hai đều có đóng góp.
Trong hai thập kỷ qua, Coltice nói với Live Science, các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu các mô hình máy tính có thể đại diện cho lớp vỏ tương tác một cách thực tế. Đầu những năm 2000, một số nhà khoa học đã phát triển các mô hình chuyển động theo hướng nhiệt (đối lưu) trong lớp phủ tự nhiên đã tạo ra thứ gì đó trông giống như kiến tạo mảng trên bề mặt. Nhưng những mô hình đó đòi hỏi nhiều lao động và không có nhiều công việc tiếp theo, Coltice nói.
Coltice và các đồng nghiệp của ông đã làm việc 8 năm cho phiên bản mới của các mô hình. Chỉ chạy mô phỏng một mình mất 9 tháng.
Xây dựng mô hình Trái đất
Coltice và nhóm của ông trước tiên phải tạo ra một Trái đất ảo, hoàn chỉnh với các thông số thực tế: mọi thứ từ dòng nhiệt đến kích thước của các mảng kiến tạo cho đến thời gian mà các siêu lục địa thường hình thành và tách ra.
Có nhiều cách mà mô hình không phải là mô phỏng hoàn hảo của Trái đất, Coltice nói. Ví dụ, chương trình không theo dõi biến dạng đá trước đó, vì vậy đá đã bị biến dạng trước đó không dễ bị biến dạng hơn trong tương lai trong mô hình của chúng, như có thể xảy ra trong cuộc sống thực. Nhưng mô hình vẫn tạo ra một hành tinh ảo trông giống như thật, hoàn chỉnh với các khu vực hút chìm, trôi dạt lục địa và các rặng núi và rãnh.
Ngoài việc cho thấy rằng lực lượng lớp phủ chiếm ưu thế khi các lục địa kết hợp với nhau, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng các cột magma nóng được gọi là các lớp phủ không phải là lý do chính khiến các lục địa bị phá vỡ. Các khu vực hút chìm, nơi một khối vỏ bị buộc dưới một khu vực khác, là động lực của sự chia cắt lục địa, Coltice nói. Thần chú đi vào chơi sau. Các luồng tăng hiện có trước có thể chạm tới các bề mặt đá đã bị suy yếu do các lực được tạo ra tại các khu vực hút chìm. Sau đó, họ tự ám chỉ mình vào những điểm yếu hơn này, khiến cho siêu lục địa có khả năng rạn nứt tại vị trí đó.
Bước tiếp theo, Coltice nói, là kết nối mô hình và thế giới thực bằng các quan sát. Trong tương lai, ông nói, mô hình này có thể được sử dụng để khám phá mọi thứ, từ các sự kiện núi lửa lớn đến cách các ranh giới mảng hình thành đến cách lớp phủ di chuyển xung quanh liên quan đến vòng quay của Trái đất.
