Ny inblick i konvektionsmönstren i jordens mantel och dess kemiska sammansättning har avslöjats av en forskare från University of Leicester.

De nya fynden tyder på att manteln inte flyter överallt, som man tidigare har trott - och att den istället är uppdelad i två mycket stora domäner som bara konvegerar inom sig själva, med få bevis på att de blandas ihop.

Forskningen, ledd av Dr Tiffany Barry från University of Leicester, Institutionen för geologi, och publiceras i tidskriften Vetenskapliga rapporter , antyder att en av dessa domäner finns under Stilla havet medan den andra finns utanför den.

Forskningen tyder på att övre mantelmaterialet rinner till nedre delarna av manteln när det når en subduktionszon, där en tektonisk platta sjunker under en annan.

Denna fallande platta av material fungerar som en sorts gardin, förhindrar att övre mantelmaterial blandas hela vägen runt jordklotet och håller de två domänerna åtskilda.

Dr Barry förklarade:"Ett av sätten som vår planet är unik på är det fantastiska sättet att den har mobila plattor på ytan som rör sig och slingrar sig över tiden. Denna rörelse av plattorna resulterar i den process som vi kallar plattektonik, och ingen annan planet vi känner visar bevis på denna process. Varför eller hur plattektoniken började på den här planeten är inte förstått, men det har varit helt avgörande för produktionen av skorpan och haven som vi känner igen som jorden idag. Vad som inte heller är väl begränsat är vilken effekt plattektoniken har på jordens inre funktion.

"Vi har funnit att när mantelmaterialet når botten av manteln, i den yttre kärnan, det sprider sig inte och går någonstans runt kärnan, men återvänder istället till samma halvklot av jordklotet där den kom ifrån. Vi har modellerat denna dominerande upp-och-ner-rörelse av konvektion och funnit att den kan bestå i 100-tals miljoner år.

"På grundval av tidigare plattrörelser och geokemiska bevis, vi spekulerar i att denna process med mantelkonvektion kunde ha varit en dominerande process sedan minst 550 miljoner år sedan, och potentiellt sedan starten på platttektonik. "

Forskarna kombinerade sfäriska numeriska datormodeller (3-D finita element-modellering) med de bästa tillgängliga rekonstruktionerna av hur jordens plattor har rört sig under de senaste 200 miljoner åren för att spåra matematiska partiklar placerade på olika djup av den modellerade manteln.

Med dessa modeller undersökte de vart manteln rör sig fritt under historien om plattor som rör sig på ytan. Efter att ha spårat var partiklar flödar i modellerna, teamet undersökte sedan kemiska isotopbevis från tidigare havsbassänger, som är en bra analogi för sammansättningen av den övre manteln i det förflutna.

Med dessa data kunde de testa om tidigare havsbassänger, som inte längre finns, hade samma eller olika sammansättning till efterföljande bassänger som bildades geografiskt i samma region i världen.

Dr Barry tillade:"Jag är otroligt exalterad av detta arbete; det har varit en forskningsfråga som jag har funderat på i nästan två decennier. Det känns som ett verkligt privilegium att ha kunnat sätta ihop en robust och övertygande modell som kan förklara särdragen hos de kemiska skillnaderna i havsbottenskorpan.

"Denna nya forskning omkullkastar vår förståelse av hur jordens insida konvektion och rör om, och hur det är uppdelat, och för första gången förklarar observationer som först noterades i slutet av 1980-talet."