Che cos'è la convezione del mantello?
La convezione del mantello è il processo mediante il quale il calore proveniente dal nucleo terrestre viene trasferito verso l'alto in superficie. Si pensa che il riscaldamento del mantello da parte del nucleo crei cellule di convezione in cui il materiale del mantello caldo sale, si raffredda mentre procede, verso la crosta fino a raggiungere materiale meno denso, a quel punto si espande e poi scende. Processi simili possono essere osservati in qualsiasi fluido sopra una superficie calda o calda, ad esempio l'atmosfera. Si presume che la convezione del mantello sia responsabile della tettonica delle placche, della deriva continentale e del vulcanismo.
La Terra è composta da tre strati principali: il nucleo, il mantello e la crosta. Si pensa che il nucleo sia composto principalmente da ferro e nichel, ma con un'alta percentuale di elementi radioattivi; il decadimento di questi elementi, insieme al calore rimasto dalla formazione terrestre, mantiene il nucleo ad alta temperatura - si ritiene che sia tra 5.432 e 10.832 ° F (3.000 e 6.000 ° C.) Sopra il nucleo si trova il mantello, uno strato di materiale di silicato di metallo caldo di 1.800 miglia (2.900 km) di spessore, pensato per essere essenzialmente liquido nella sua parte superiore, ma possibilmente solido più in basso. Lo strato più in alto è la crosta, uno strato solido di materiale meno denso che galleggia sul mantello. Questo è costituito da crosta oceanica - il fondo dell'oceano - 4-7 miglia (6-11 km) di spessore e crosta continentale, 19 miglia (30 km) di spessore.
La crosta è rotta in placche continentali che, nel corso della storia geologica, si sono lentamente spostate l'una rispetto all'altra, divise e unite, presumibilmente sotto l'influenza dei processi di convezione all'interno del mantello. Si pensa che quando un materiale di mantello ascendente si avvicina alla crosta, il movimento di diffusione verso l'esterno fa sì che le sezioni di crosta su entrambi i lati si allontanino. Si pensa che l'Oceano Atlantico si sia formato in questo modo e il processo continua ancora oggi, con la nuova crosta oceanica formata da materiale del mantello lungo la cresta del Medio Atlantico. Esistono anche numerosi "punti caldi" in cui il materiale del mantello sta formando nuove terre in superficie, ad esempio Islanda e Hawaii. In alcune aree - come la costa occidentale del Sud America - sezioni di crosta oceanica possono scivolare sotto la crosta continentale e scendere in profondità nel mantello; queste sono note come zone di subduzione.
Mentre il movimento delle placche tettoniche è ben consolidato e supportato da prove osservabili, i processi che avvengono all'interno del mantello terrestre che guidano la tettonica non possono essere investigati direttamente. Sembra molto probabile che lì siano in atto processi di convezione, ma la loro esatta natura rimane poco chiara. Le indagini sulla convezione del mantello devono utilizzare metodi indiretti, come il comportamento delle onde sismiche e l'analisi chimica del materiale del mantello che è stato estruso in superficie attraverso l'attività vulcanica. È stato scoperto che campioni di materiale del mantello prelevati da posizioni diverse differiscono chimicamente tra loro. Ciò sembra essere in conflitto con i modelli teorici in cui la convezione avviene attraverso l'intera profondità del mantello in quanto ciò dovrebbe condurre a un'accurata miscelazione del materiale, con conseguente magma chimicamente omogeneo.
Una teoria della convezione del mantello deve spiegare la composizione chimica variabile del materiale del mantello, concordando con altre osservazioni e vincoli fisici sulla struttura del mantello. In alcuni modelli, ci sono strati distinti, con convezione che si svolge nello strato superiore e pennacchi di materiale che salgono dallo strato inferiore. Altri riguardano "macchie" di materiale antico e profondo che galleggia nel mantello superiore. Anche la miscelazione incompleta della crosta oceanica subdotta con il materiale del mantello può svolgere un ruolo. La convezione del mantello è un'area di ricerca attiva e, a partire dal 2011, non vi è consenso sui dettagli del processo.