Vad är mantelkonvektion?
Mantelkonvektion är den process genom vilken värme från jordens kärna överförs uppåt till ytan. Det tros att uppvärmning av manteln genom kärnan skapar konvektionsceller i vilka hett mantelmaterial stiger, kyler när det går, mot jordskorpan tills det når mindre tätt material, vid vilken tidpunkt det sprids ut och sedan sjunker. Liknande processer kan observeras i vilken vätska som helst över en varm eller varm yta - till exempel atmosfären. Mantelkonvektion antas vara ansvarig för plattaktonik och kontinental drift samt vulkanism.
Jorden består av tre huvudskikt: kärnan, manteln och jordskorpan. Kärnan tros vara huvudsakligen sammansatt av järn och nickel, men med en hög andel radioaktiva element; förfallet av dessa element, tillsammans med värme som finns kvar från jordens bildning, håller kärnan vid en hög temperatur - tros vara mellan 3,432 och 10 832 ° F (3 000 och 6 000 ° C.) Ovanför kärnan sitter manteln, ett lager av heta metallsilikatmaterial 2 800 mil (2 800 km) tjockt, tros vara väsentligen flytande i de övre delarna, men kanske fast nedåt. Det översta skiktet är jordskorpan, ett fast skikt av mindre tätt material som flyter på manteln. Denna består av havskorpa - havsbotten - 6-11 km (6-11 km) tjock och kontinental skorpa, 30 miles (30 km) tjock.
Skorpan bryts upp i kontinentala plattor, som genom den geologiska historien långsamt har rört sig i förhållande till varandra, delat och sammanfogats, förmodligen under påverkan av konvektionsprocesser inom manteln. Det antas att när ett stigande mantelmaterial närmar sig jordskorpan, får den utåt spridande rörelsen att skorpesektionerna på båda sidor rör sig isär. Det antas att Atlanten har bildats på detta sätt och processen fortsätter idag, med en ny havskorpa som bildas av mantelmaterial längs Mellanatlanten. Det finns också ett antal "hot spots" där mantelmaterial bildar nytt land vid ytan - till exempel Island och Hawaii. I vissa områden - som västkusten i Sydamerika - kan delar av havskorpan glida under den kontinentala skorpan och stiga djupt ned i manteln; dessa är kända som subduktionszoner.
Medan rörelsen av tektoniska plattor är väl etablerad och stöds av observerbara bevis, kan de processer som pågår inom jordens mantel som driver tektonik inte undersökas direkt. Det verkar mycket troligt att konvektionsprocesser arbetar där, men deras exakta natur förblir oklar. Undersökningar av mantelkonvektion måste använda indirekta metoder, såsom beteende av seismiska vågor och kemisk analys av mantelmaterial som har strängsprutats vid ytan genom vulkanisk aktivitet. Prover av mantelmaterial taget från olika platser har visat sig skilja sig kemiskt från varandra. Detta verkar vara i konflikt med teoretiska modeller där konvektion sker genom hela manteldjupet eftersom detta borde leda till grundlig blandning av material, vilket resulterar i en kemiskt homogen magma.
En teori om mantelkonvektion måste förklara den variabla kemiska sammansättningen av mantelmaterialet samtidigt som man håller med andra observationer och fysiska begränsningar när det gäller mantelens struktur. I vissa modeller finns det distinkta skikt, med konvektion som äger rum i det övre skiktet, och materialflöden som stiger upp från det undre skiktet. Andra involverar "klatter" av forntida, djupa material som flyter i den övre manteln. Ofullständig blandning av subducerad havskorpa med mantelmaterial kan också spela en roll. Mantelkonvektion är ett område med aktiv forskning och från och med 2011 finns det ingen konsensus om processens detaljer.