Wat is mantelconvectie?
Mantelconvectie is het proces waarbij warmte vanuit de kern van de aarde naar het oppervlak wordt overgedragen. Er wordt gedacht dat verwarming van de mantel door de kern convectiecellen creëert waarin heet mantelmateriaal stijgt, terwijl het koelt, in de richting van de korst totdat het minder dicht materiaal bereikt, waarna het zich verspreidt en vervolgens daalt. Soortgelijke processen kunnen worden waargenomen in elke vloeistof boven een heet of warm oppervlak - bijvoorbeeld de atmosfeer. Mantelconvectie wordt verondersteld verantwoordelijk te zijn voor plaattektoniek en continentale drift evenals vulkanisme.
De aarde bestaat uit drie hoofdlagen: de kern, de mantel en de korst. Men denkt dat de kern hoofdzakelijk uit ijzer en nikkel bestaat, maar met een hoog aandeel radioactieve elementen; het verval van deze elementen, samen met de warmte die overblijft van de vorming van de aarde, houdt de kern op een hoge temperatuur - vermoedelijk tussen 5432 en 10,832 ° F (3000 en 6000 ° C). Boven de kern zit de mantel, een laag van heet metaalsilicaatmateriaal met een dikte van 1.800 mijl (2.900 km), waarvan wordt gedacht dat het in de bovenloop in wezen vloeibaar is, maar mogelijk lager onderaan. De bovenste laag is de korst, een massieve laag van minder dicht materiaal dat op de mantel drijft. Dit bestaat uit oceanische korst - de oceaanbodem - 4-7 mijl (6-11 km) dik en continentale korst, 19 mijl (30 km) dik.
De korst is opgedeeld in continentale platen, die door de geologische geschiedenis langzaam ten opzichte van elkaar zijn verplaatst, gesplitst en samengevoegd, vermoedelijk onder invloed van convectieprocessen in de mantel. Er wordt gedacht dat waar een stijgend mantelmateriaal de korst nadert, de naar buiten spreidende beweging ervoor zorgt dat de korstdelen aan weerszijden uit elkaar bewegen. Men denkt dat de Atlantische Oceaan zich op deze manier heeft gevormd en het proces gaat vandaag verder, met nieuwe oceanische korst die wordt gevormd door mantelmateriaal langs de Mid-Atlantische Rug. Er zijn ook een aantal "hotspots" waar mantelmateriaal nieuw land aan de oppervlakte vormt - bijvoorbeeld IJsland en Hawaï. In sommige gebieden - zoals de westkust van Zuid-Amerika - kunnen delen van oceanische korst onder de continentale korst glijden en diep in de mantel afdalen; deze staan bekend als subductiezones.
Hoewel de beweging van tektonische platen goed ingeburgerd is en wordt ondersteund door waarneembaar bewijs, kunnen de processen die plaatsvinden binnen de aardmantel die tektoniek aansturen niet direct worden onderzocht. Het lijkt zeer waarschijnlijk dat convectieprocessen daar aan het werk zijn, maar hun exacte aard blijft onduidelijk. Onderzoek naar mantelconvectie moet gebruik maken van indirecte methoden, zoals het gedrag van seismische golven en chemische analyse van mantelmateriaal dat aan het oppervlak is geëxtrudeerd door vulkanische activiteit. Monsters van mantelmateriaal genomen van verschillende locaties bleken chemisch van elkaar te verschillen. Dit lijkt in strijd te zijn met theoretische modellen waar convectie plaatsvindt over de hele diepte van de mantel, omdat dit zou moeten leiden tot een grondige vermenging van materiaal, wat resulteert in een chemisch homogeen magma.
Een theorie van mantelconvectie moet de variabele chemische samenstelling van mantelmateriaal verklaren, terwijl het instemt met andere waarnemingen en fysieke beperkingen met betrekking tot de structuur van de mantel. In sommige modellen zijn er verschillende lagen, waarbij convectie plaatsvindt in de bovenste laag en pluimen van materiaal die uit de onderste laag opstijgen. Anderen betrekken "klodders" van oud, diep materiaal dat in de bovenste mantel drijft. Onvolledige vermenging van onderworpen oceanische korst met mantelmateriaal kan ook een rol spelen. Mantelconvectie is een gebied van actief onderzoek en er is vanaf 2011 geen consensus over de details van het proces.