Hva er mantelkonveksjon?

Mantelkonveksjon er prosessen der varme fra jordens kjerne overføres opp til overflaten. Det antas at oppvarming av mantelen ved kjernen skaper konveksjonsceller hvor varmt mantelmateriale stiger, avkjøles når det går, mot skorpen til det når mindre tett materiale, på hvilket tidspunkt det sprer seg ut og deretter synker. Lignende prosesser kan observeres i hvilken som helst væske over en varm eller varm overflate - for eksempel atmosfæren. Mantelkonveksjon antas å være ansvarlig for platetektonikk og kontinental drift samt vulkanisme.

Jorden består av tre hovedlag: kjernen, mantelen og jordskorpen. Kjernen antas å være hovedsakelig sammensatt av jern og nikkel, men med en høy andel radioaktive elementer; forfallet til disse elementene, sammen med varme som er igjen fra jordas formasjon, holder kjernen på en høy temperatur - antatt å være mellom 5,432 og 10 832 ° F (3000 og 6000 ° C.) Over kjernen sitter mantelen, et lag av varmt metallsilikatmateriale 2800 km tykt, antatt å være vesentlig flytende i de øvre delene, men muligens fast nede. Det øverste laget er jordskorpen, et solid lag av mindre tett materiale som flyter på mantelen. Denne består av havskorpe - havbunnen - 6-11 km tykk og kontinental skorpe, 30 mil tykk.

Skorpen er brutt opp i kontinentale plater, som gjennom geologisk historie sakte har beveget seg i forhold til hverandre, delt og gått sammen, antagelig under påvirkning av konveksjonsprosesser i mantelen. Det antas at der et stigende mantelmateriale nærmer seg jordskorpen, fører den utadrettede bevegelsen til at delene av jordskorpen på hver side beveger seg fra hverandre. Det antas at Atlanterhavet har dannet seg på denne måten, og prosessen fortsetter i dag, med ny oseanisk skorpe som dannes av mantelmateriale langs Midt-Atlanterhavsryggen. Det finnes også en rekke "hot spots" der mantelmateriale danner nytt land ved overflaten - for eksempel Island og Hawaii. I noen områder - som vestkysten av Sør-Amerika - kan deler av oseanisk skorpe gli under den kontinentale skorpen og stige dypt ned i mantelen; disse er kjent som subduksjonssoner.

Mens bevegelsen av tektoniske plater er godt etablert og støttet av observerbare bevis, kan ikke prosessene som foregår innenfor jordens mantel som driver tektonikk, undersøkes direkte. Det virker veldig sannsynlig at konveksjonsprosesser er i arbeid der, men deres eksakte natur er fortsatt uklar. Undersøkelser etter mantelkonveksjon må bruke indirekte metoder, som oppførsel av seismiske bølger og kjemisk analyse av mantelmateriale som er blitt ekstrudert ved overflaten gjennom vulkansk aktivitet. Prøver av mantelmateriale hentet fra forskjellige lokasjoner har vist seg å avvike kjemisk fra hverandre. Dette ser ut til å komme i konflikt med teoretiske modeller der konveksjon foregår gjennom hele manteldybden, da dette skulle føre til grundig blanding av materiale, noe som resulterer i en kjemisk homogen magma.

En teori om mantelkonveksjon må forklare den variable kjemiske sammensetningen av mantelmateriale mens den er enig med andre observasjoner, og fysiske begrensninger, for mantelens struktur. I noen modeller er det distinkte lag, med konveksjon som foregår i det øvre laget, og materialrør som stiger opp fra det nedre laget. Andre involverer “klatter” av eldgamelt, dypt materiale som svever i den øvre mantelen. Ufullstendig blanding av undervurdert oseanisk skorpe med mantelmateriale kan også spille en rolle. Mantelkonveksjon er et område med aktiv forskning, og fra og med 2011 er det ingen enighet om detaljene i prosessen.