Qu'est-ce que la convection de manteau?
La convection de manteau est le processus par lequel la chaleur du noyau de la Terre est transférée vers le haut à la surface. On pense que le chauffage du manteau par le noyau crée des cellules de convection dans lesquelles le matériau du manteau chaud monte, se refroidissant au fur et à mesure, vers la croûte jusqu'à atteindre un matériau moins dense, point auquel il s'étale puis redescend. Des processus similaires peuvent être observés dans n'importe quel fluide situé au-dessus d'une surface chaude ou tiède, par exemple l'atmosphère. La convection du manteau est supposée être responsable de la tectonique des plaques et de la dérive des continents, ainsi que du volcanisme.
La Terre comprend trois couches principales: le noyau, le manteau et la croûte. Le noyau serait composé principalement de fer et de nickel, mais avec une forte proportion d'éléments radioactifs; la désintégration de ces éléments, ainsi que la chaleur provenant de la formation de la Terre, maintiennent le noyau à une température élevée - estimée entre 5 432 et 10 832 ° F (3 000 et 6 000 ° C). Au-dessus du noyau se trouve le manteau, une couche en silicate de métal chaud d'une épaisseur de 1 900 milles (2 900 km), censé être essentiellement liquide dans ses parties supérieures, mais éventuellement solide en bas. La couche supérieure est la croûte, une couche solide de matériau moins dense qui flotte sur le manteau. Il s'agit d'une croûte océanique - le fond de l'océan - d'une épaisseur de 4 à 7 miles (6-11 km) et d'une croûte continentale de 30 km (19 miles).
La croûte est découpée en plaques continentales qui, tout au long de l’histoire géologique, se sont lentement déplacées les unes par rapport aux autres, se sont scindées et assemblées, vraisemblablement sous l’influence des processus de convection dans le manteau. On pense que lorsqu'un mouvement de manteau se rapproche de la croûte, le mouvement d'étalement vers l'extérieur provoque la séparation des parties de la croûte de chaque côté. On pense que l’océan Atlantique s’est formé de cette manière et le processus se poursuit aujourd’hui, une nouvelle croûte océanique étant formée par un matériau de manteau le long de la dorsale médio-atlantique. Il existe également un certain nombre de «points chauds» où du matériau de manteau forme de nouvelles terres à la surface - par exemple, l'Islande et Hawaii. Dans certaines régions - comme la côte ouest de l'Amérique du Sud - des parties de la croûte océanique peuvent glisser sous la croûte continentale et descendre profondément dans le manteau; ce sont les zones de subduction.
Alors que le mouvement des plaques tectoniques est bien établi et étayé par des preuves observables, les processus en cours dans le manteau terrestre qui conduisent à la tectonique impulsive ne peuvent pas être étudiés directement. Il semble très probable que des processus de convection soient à l'œuvre, mais leur nature exacte reste incertaine. Les enquêtes sur la convection du manteau doivent utiliser des méthodes indirectes, telles que le comportement des ondes sismiques et l'analyse chimique du matériau du manteau extrudé à la surface par le biais d'une activité volcanique. Des échantillons de matériaux de manteau prélevés à différents endroits se sont révélés être chimiquement différents les uns des autres. Cela semble être en contradiction avec les modèles théoriques dans lesquels la convection a lieu sur toute la profondeur du manteau, car cela devrait conduire à un mélange en profondeur du matériau, aboutissant à un magma chimiquement homogène.
Une théorie de la convection du manteau doit expliquer la composition chimique variable du matériau du manteau tout en s'accordant avec d'autres observations et contraintes physiques quant à la structure du manteau. Dans certains modèles, il existe des couches distinctes, la convection se produisant dans la couche supérieure et des panaches de matière sortant de la couche inférieure. D'autres impliquent des "taches" de matériaux anciens et profonds flottant dans le manteau supérieur. Le mélange incomplet de la croûte océanique subductée avec le matériau du manteau peut également jouer un rôle. La convection de manteau est un domaine de recherche actif et il n'y avait pas, à partir de 2011, de consensus sur les détails du processus.