מרכזם החם, האווזי של כדור הארץ והמעטפת החיצונית הקרה והקשה שלו, אחראים שניהם לתנועת הזוחל (ולעתים הקטסטרופלית) של צלחות טקטוניות. אולם כעת מחקרים חדשים חושפים איזון כוח מסקרן - המעטפת הנושרת יוצרת יבשות-על בזמן שהקרום קורע אותם לגזרים.
כדי להגיע למסקנה זו לגבי התהליך של טקטוניקת צלחות, המדענים יצרו מודל מחשב חדש של כדור הארץ עם הקרום והמעטפת הנחשבים למערכת חלקה אחת. עם הזמן, כ- 60% מהתנועה הטקטונית על פני כדור הארץ הווירטואלי הזה הונעה על ידי כוחות רדודים למדי - בתוך 62 המיילים הראשונים (100 ק"מ) של השטח. ההסעה העמוקה והנדירה של המעטפת הובילה את השאר. המעטפת הפכה חשובה במיוחד כאשר היבשות נדחפו זו לזו ליצירת יבשות-על, ואילו הכוחות הרדודים שלטו כאשר יבשות-על התפרקו בדגם.
החוקרים דיווחו ב -30 באוקטובר בכתב העת Science Advances כי "כדור הארץ הווירטואלי" הזה הוא מודל המחשבים הראשון ש" רואה "את הקרום והמעטפת כמערכת דינמית המחוברת זה לזה. בעבר, החוקרים יעלו מודלים של הסעה מונעת חום במעטפת שתאמה די לתצפיות על המעטפת האמיתית, אך לא חיקו את הקרום. ודגמים של טקטוניקת הפלטה בקרום יכלו לחזות תצפיות מהעולם האמיתי לגבי אופן הלוחות הללו, אך לא הסתדרו היטב עם תצפיות על המעטפת. ברור שמשהו היה חסר באופן בו הדגמים מחברים בין שתי המערכות.
ניקולס קולטייס, פרופסור בבית הספר לתארים מתקדמים Ecole Normale Supérieure, חלק מאוניברסיטת PSL בפריס, אמר כי "דגמי ההסעה היו טובים למעטפה, אך לא לצלחות, וטקטוניקת צלחות הייתה טובה לפלטות אך לא למעטפת. "וכל הסיפור שמאחורי התפתחות המערכת הוא המשוב בין השניים."
קרום פלוס מעטפת
כל דגם של בית הספר בכיתה בפנים כדור הארץ מציג שכבה דקה של קרום העולה על גבי השכבה החמה והמתעצבת של המעטפת. מודל מפושט זה עשוי ליצור רושם שהקרום פשוט גולש על המעטפת, מועבר לכאן ולכך בזרמים הבלתי מוסברים שלמטה.
אבל זה לא ממש נכון. מדעני כדור הארץ ידעו זה מכבר כי הקרום והמעטפת הם חלק מאותה מערכת; הם קשורים באופן בלתי נמנע. הבנה זו העלתה את השאלה האם כוחות לפני השטח - כמו הכנעה של נתח קרום אחד מתחת לשני - או כוחות בעומק המעטפת מניעים בעיקר את תנועת הלוחות המרכיבים את הקרום. התשובה, מצא קולטייס ועמיתיו, היא שהשאלה אינה מוצגת. זה מכיוון ששתי השכבות כל כך שזורות זו בזו, שתיהן תורמות.
במהלך שני העשורים האחרונים, אמר קולטייס ל- Live Science, החוקרים פועלים למודלים ממוחשבים שיכולים לייצג את האינטראקציות עם מעטפות הקרום באופן מציאותי. בתחילת שנות האלפיים, כמה מדענים פיתחו מודלים של תנועה מונעת חום (הסעה) במעטפת שהולידה באופן טבעי משהו שנראה כמו טקטוניקת צלחות על פני השטח. אבל המודלים האלה היו עתירי עבודה ולא קיבלו הרבה עבודות מעקב, אמר קולטייס.
קולטייס ועמיתיו עבדו שמונה שנים על הגרסה החדשה שלהם לדגמים. רק הפעלת ההדמיה לבדה ארכה 9 חודשים.
בניית כדור הארץ מודל
קולטייס וצוותו נאלצו ליצור תחילה כדור הארץ הווירטואלי, השלם עם פרמטרים ריאליסטיים: כל דבר, החל מזרימת חום לגודל של לוחות טקטוניים ועד למשך הזמן שלוקח על-ידי יבני-על להיווצר ולהתפרק.
ישנן דרכים רבות בהן הדגם אינו חיקוי מושלם של כדור הארץ, אמר קולטייס. לדוגמה, התוכנית לא עוקבת אחר עיוותי סלע קודמים, כך שסלעים שעברו עיוות לפני כן אינם מועדים לעוות יותר בקלות בעתיד במודל שלהם, כפי שאפשר להיות בחיים האמיתיים. אולם הדגם עדיין ייצר כוכב לכת וירטואלי למראה ריאליסטי, שלם עם אזורי כניסה, סחף יבשתי ורכסים ותעלות אוקיינוסים.
מעבר להראות שכוחות המעטפת שולטים כאשר יבשות מתכנסות, החוקרים גילו כי עמודים חמים של מאגמה הנקראים פלומת המעטפת אינם הסיבה העיקרית לכך שיבשות מתפרקות. אזורי הכניסה, שבהם נאלץ נתח קרום אחד מתחת לשני, הם המניעיים להתפרקות יבשתית, אמר קולטייס. פלומות המעטפת נכנסות לשחק לאחר מכן. פלומות העליות הקיימות לפני כן עשויות להגיע לסלעי שטח שנחלשו על ידי הכוחות שנוצרו באזורי הכניסה. לאחר מכן הם ממשיכים את עצמם למקומות החלשים האלה, מה שהופך את הסבירות גבוהה יותר ליבשת העל במקום הזה.
השלב הבא, אמר קולטייס, הוא לגשר על המודל ואת העולם האמיתי באמצעות תצפיות. בעתיד, הוא אמר, ניתן להשתמש במודל כדי לחקור כל דבר, החל מאירועי וולקנות גדולים ועד צורת גבולות צלחת ועד כיצד המעטפת נעה ביחס לסיבוב כדור הארץ.
