Forskare vid CU Boulder rapporterar att de kan ha löst ett geofysiskt mysterium, fastställa den troliga orsaken till ett fenomen som liknar en skiftnyckel i planetens motor.

I en studie publicerad idag i Naturgeovetenskap , teamet utforskade fysiken för "stagnerande plattor". Dessa geofysiska konstigheter bildas när enorma bitar av jordens oceaniska plattor tvingas djupt under jorden vid kanterna av vissa kontinentalplattor. Bitar sjunker ner i planetens inre i hundratals mil tills de plötsligt - och av skäl som forskare inte kan förklara - stannar som en fastkörd bil.

CU Boulders Wei Mao och Shijie Zhong, dock, kan ha hittat anledningen till det stoppet. Med hjälp av datorsimuleringar, forskarna undersökte en serie stillastående plattor i Stilla havet nära Japan och Filippinerna. De upptäckte att dessa kalla stenar verkar glida på ett tunt lager av svagt material som ligger vid gränsen mellan planetens övre och nedre mantel - ungefär 660 kilometer, eller 410 miles, under ytan.

Och stoppet är sannolikt tillfälligt:​​"Även om vi ser dessa plattor stagnera, de är ett ganska nytt fenomen, förmodligen hänt under de senaste 20 miljoner åren, " sa Zhong, en medförfattare till den nya studien och en professor vid CU Boulders institution för fysik.

Fynden har betydelse för tektonik och vulkanism på jordens yta. Zhong förklarade att planetens mantel, som ligger ovanför kärnan, genererar stora mängder värme. För att kyla ner jordklotet, hetare stenar stiger upp genom manteln och kallare stenar sjunker.

"Du kan tänka på denna mantelkonvektion som en stor motor som driver allt vi ser på jordens yta:jordbävningar, bergsbyggnad, plattektonik, vulkaner och till och med jordens magnetfält, " sa Zhong.

Förekomsten av stillastående plattor, som geofysiker först lokaliserade för ungefär ett decennium sedan, dock, komplicerar den metaforen, vilket tyder på att jordens motor kan stanna i vissa områden. Den där, i tur och ordning, kan förändra hur forskare tänker på olika egenskaper, såsom östra Asiens böljande vulkaner, form över geologisk tid.

Forskare har mestadels lokaliserat sådana plattor i västra Stilla havet, speciellt utanför Japans östkust och djupt nedanför Mariangraven. De förekommer på platserna för subduktionszoner, eller områden där oceaniska plattor på planetens yta störtar hundratals miles under marken.

Plattor som ses på liknande platser nära Nord- och Sydamerika beter sig på sätt som geofysiker kan förvänta sig:De dyker genom jordens övre mantel och in i den nedre manteln där de värms upp nära kärnan.

Men runt om i Asien, "de går helt enkelt inte ner, " sa Zhong. Istället, plattorna breder ut sig horisontellt nära gränsen mellan den övre och nedre manteln, en punkt där värme och tryck inne i jorden får mineraler att förändras från en fas till en annan.

För att ta reda på varför plattorna står stilla, Zhong och Mao, en doktorand i fysik, utvecklat realistiska simuleringar av hur energi och berg cirkulerar runt hela planeten.

De fann att det enda sättet de kunde förklara beteendet hos de stillastående plattorna var om ett tunt lager av mindre trögflytande sten kilade in mellan de två halvorna av manteln. Även om ingen direkt har observerat ett sådant lager, forskare har förutspått att det existerar genom att studera effekterna av värme och tryck på berg.

Om det gör det, ett sådant lager skulle fungera som en fet pöl mitt på planeten. "Om du introducerar ett svagt lager på det djupet, på något sätt hjälper den reducerade viskositeten till att smörja regionen, "Sade Zhong. "Plattorna böjs av och kan fortsätta en lång sträcka horisontellt."

Stillastående plattor verkar förekomma utanför Asiens kust, men inte Amerika, eftersom kontinenternas rörelse ovan ger de stenbitarna mer utrymme att glida. Zhong, dock, sa att han inte tror att plattorna kommer att sitta fast. Med tillräckligt med tid, han misstänker att de kommer att bryta igenom den slanka delen av manteln och fortsätta sitt dopp mot planetens kärna.

Planeten, med andra ord, skulle fortfarande bete sig som en motor – bara med några klibbiga fläckar. "Ny forskning tyder på att historien kan vara mer komplicerad än vi tidigare trott, " sa Zhong.