Hvad er mantelkonvektion?
Mantelkonvektion er den proces, hvormed varme fra jordens kerne overføres op til overfladen. Det menes, at opvarmning af mantelen ved kernen skaber konvektionsceller, i hvilke varmt mantelmateriale stiger, afkøles, når det går, mod skorpen, indtil det når mindre tæt materiale, på hvilket tidspunkt det spreder sig ud og derefter falder ned. Lignende processer kan observeres i enhver væske over en varm eller varm overflade - for eksempel atmosfæren. Mantelkonvektion antages at være ansvarlig for pladetektonik og kontinental drift samt vulkanisme.
Jorden består af tre hovedlag: kernen, kappe og skorpe. Kernen antages at være sammensat hovedsageligt af jern og nikkel, men med en høj andel radioaktive elementer; nedbrydning af disse elementer sammen med varme, der er tilbage fra Jordens dannelse, holder kernen ved en høj temperatur - antaget at være mellem 5.432 og 10.832 ° F (3.000 og 6.000 ° C.) Over kernen sidder mantelen, et lag af varmt metallsilikatmateriale, der er 1.800 miles (2.900 km) tykt, menes at være i det væsentlige flydende i dets øvre rækkevidde, men muligvis fast nedefra. Det øverste lag er skorpen, et solidt lag af mindre tæt materiale, der flyder på kappen. Dette består af oceanisk skorpe - havbunden - 6-11 km (6-11 km) tyk og kontinental skorpe, 30 km tykk.
Skorpen er brudt op på kontinentale plader, der gennem den geologiske historie langsomt har bevæget sig i forhold til hinanden, splittet og samlet sammen, formodentlig under påvirkning af konvektionsprocesser inden i mantelen. Det antages, at når et stigende mantelmateriale nærmer sig skorpen, får den udadgående spredningsbevægelse dele af skorpen på hver side til at bevæge sig fra hinanden. Det antages, at Atlanterhavet har dannet sig på denne måde, og processen fortsætter i dag, hvor ny oceanisk skorpe dannes af mantelmateriale langs den midtatlantiske ryg. Der er også et antal "hot spots", hvor mantelmateriale danner nyt land ved overfladen - for eksempel Island og Hawaii. I nogle områder - ligesom Sydamerikas vestkyst - kan dele af oceanisk skorpe glide under den kontinentale skorpe og falde dybt ned i mantlen; disse er kendt som subduktionszoner.
Mens bevægelsen af tektoniske plader er veletableret og understøttet af observerbare beviser, kan de processer, der foregår inden for Jordens mantel, der driver tektonik, ikke undersøges direkte. Det synes meget sandsynligt, at konvektionsprocesser arbejder der, men deres nøjagtige art er stadig uklar. Undersøgelser af mantelkonvektion skal anvende indirekte metoder, såsom opførsel af seismiske bølger og kemisk analyse af mantelmateriale, der er blevet ekstruderet ved overfladen gennem vulkansk aktivitet. Prøver af mantelmateriale taget fra forskellige steder har vist sig at adskille kemisk fra hinanden. Dette ser ud til at være i konflikt med teoretiske modeller, hvor konvektion finder sted gennem hele manteldybden, da dette skulle føre til grundig blanding af materiale, hvilket resulterer i en kemisk homogen magma.
En teori om mantelkonvektion skal forklare den variable kemiske sammensætning af mantelmateriale, mens den er enig med andre observationer og fysiske begrænsninger med hensyn til mantelens struktur. I nogle modeller er der forskellige lag, hvor konvektion finder sted i det øverste lag, og materialer, der stiger op fra det nedre lag. Andre involverer "klatter" af gammelt, dybt materiale, der flyder i den øvre kappe. Ufuldstændig blanding af subduceret oceanisk skorpe med mantelmateriale kan også spille en rolle. Mantelkonvektion er et område med aktiv forskning, og fra 2011 er der ingen konsensus om detaljerne i processen.