När gamla havsgolv faller över 1, 000 km in i jordens djupa inre, de orsakar het sten i nedre manteln att flöda mycket mer dynamiskt än man tidigare trott, hittar en ny UCL-ledd studie.

Upptäckten besvarar långvariga frågor om mantelflödets natur och mekanismer i den otillgängliga delen av den djupa jorden. Detta är nyckeln till att förstå hur snabbt jorden kyler, och den dynamiska utvecklingen av vår planet och andra i solsystemet.

"Vi föreställer oss ofta jordens mantel som en vätska som flyter men det är det inte - det är ett fast ämne som rör sig mycket långsamt över tiden. Traditionellt man har trott att bergflödet i jordens nedre mantel är trögt tills man träffar planetens kärna, med den mest dynamiska action som händer i den övre manteln som bara går till ett djup av 660 km. Vi har visat att detta inte är fallet trots allt i stora regioner djupt under södra Stilla havet och Sydamerika, "förklarade huvudförfattare, Dr Ana Ferreira (UCL Earth Sciences och Universidade de Lisboa).

"Här, samma mekanism som vi ser orsakar rörelse och deformation i det heta, trycksatt berg i den övre manteln förekommer också i den nedre manteln. Om denna ökade aktivitet sker enhetligt över hela världen, Jorden kunde svalna snabbare än vi tidigare trott ", tillade Dr. Manuele Faccenda, Universita di Padova.

Studien, publicerad idag i Naturgeovetenskap av forskare från UCL, Universidade de Lisboa, Universita di Padova, Kangwon National University och Tel Aviv University, ger bevis på dynamisk rörelse i jordens nedre mantel där gamla havsgolv störtar mot planetens kärna, korsning från den övre manteln (upp till ~ 660 km under skorpan) till den nedre manteln (~ 660—1, 200 km djup).

Teamet fann att deformation och ökat flöde i den nedre manteln sannolikt beror på rörelsen av defekter i kristallgitteret på stenar i den djupa jorden, en deformationsmekanism som kallas "dislokationskryp", vars närvaro i den djupa manteln har varit föremål för debatt.

Forskarna använde stora datamängder som samlats in från seismiska vågor som bildades under jordbävningar för att undersöka vad som händer djupt i jordens inre. Tekniken är väl etablerad och jämförbar med hur strålning används i CAT -skanningar för att se vad som händer i kroppen.

"I en CAT -skanning, smala strålar av röntgenstrålar passerar genom kroppen till detektorer mittemot källan, bygga en bild. Seismiska vågor passerar genom jorden på ungefär samma sätt och detekteras av seismiska stationer på motsatta sidan av planeten till jordbävningens epicentrum, tillåter oss att bygga en bild av strukturen i jordens inre, "förklarade Dr Sung-Joon Chang, Kangwon National University.

Genom att kombinera 43 miljoner seismiska datamätningar med dynamiska datasimuleringar med hjälp av Storbritanniens superdatoranläggningar HECToR, Archer and the Italian Galileo Computing Cluster, CINECA forskarna genererade bilder för att kartlägga hur jordens mantel flyter på ~ 1 djup, 200 km under våra fötter.

De avslöjade ökat mantelflöde under västra Stilla havet och Sydamerika där gamla havsgolv störtar mot jordens kärna under miljontals år.

Detta tillvägagångssätt för att kombinera seismiska data med geodynamisk datormodellering kan nu användas för att bygga detaljerade kartor över hur hela manteln flyter globalt för att se om dislokationskryp är enhetligt på extrema djup.

Forskarna vill också modellera hur material rör sig upp från jordens kärna till ytan, som tillsammans med denna senaste studie, kommer att hjälpa forskare att bättre förstå hur vår planet utvecklats till sitt nuvarande tillstånd.

"Hur mantelflöden på jorden kan styra varför det finns liv på vår planet men inte på andra planeter, som Venus, som har en liknande storlek och plats i solsystemet som jorden, men har troligen en helt annan stil av mantelflöde. Vi kan förstå mycket om andra planeter från att avslöja våra egna hemligheter, "avslutade Dr Ferreira.