Dypt nede i jordens indre er det to områder i mantelen som ser ut til å være annerledes enn mantelen rundt.
De gigantiske strukturene begynner ved grensen mellom kjernen og mantelen og er noen tusen kilometer brede. De kalles Large low-shear-velocity provinces (LLSVP) og ble først oppdaget på 1980-tallet.
Områdene kjennetegnes av at seismiske bølger reiser saktere igjennom dem.
De befinner seg omtrent på motsatt side av jorda fra hverandre. Den ene ligger under Stillehavet og den andre under Afrika.
Akkurat hva som gjør disse områdene forskjellig fra resten av mantelen, hvordan de utvikler seg og hvordan de ble dannet, er fortsatt usikkert. Men forskere tror disse provinsene er med på å påvirke platetektonikk og vulkansk aktivitet.
I en ny studie har Qian Yuan og Mingming Li ved Arizona State University sett på forskjeller mellom de to strukturene.
Stor høydeforskjell
Yuan og Li har sett på tidligere publiserte data om utbredelsen til de to provinsene.
De fant ut at strukturen under Afrika er hele 1000 kilometer høyere enn den andre. Den strekker seg lenger opp i mantelen.
Forskerne kom frem til en ny makshøyde for de to områdene: 700–800 kilometer for den under Stillehavet og 1.600–1.800 kilometer for den afrikanske.
De kom fram til at den store forskjellen mellom «blobbene», som de kalles på engelsk, må ha å gjøre med at den afrikanske har lavere tetthet.
Det kan bety at den har en annen sammensetning, er mindre stabil og kan ha utviklet seg på en annen måte enn Stillehavs-klumpen.
– Våre beregninger viser at det opprinnelige volumet av blobbene ikke påvirker høyden deres, sier Qian Yuan i pressemeldingen.
– Høyden på blobbene er for det meste kontrollert av hvor tette de er og viskositeten til den omkringliggende mantelen.
Illustrasjon av LLSVP-en under Afrika.(Illustrasjon: Mingming Li/ASU)
Studeres ved hjelp av jordskjelv
Annonse
Björn Holger Heyn er forsker ved Senter for Jordens utvikling og dynamikk ved Universitetet i Oslo. Han har skrevet doktorgrad om Large low-shear-velocity provinces (LLSVP).
Det viktigste kjennetegnet på disse strukturene er altså at seismiske bølger kalt skjærbølger eller S-bølger (shear waves på engelsk) reiser saktere igjennom disse områdene enn i mantelen rundt.
– Du kan bruke seismiske bølger som sendes ut fra store jordskjelv, og som går gjennom jorden, for å undersøke jordens indre. Da ser du at det er to områder på størrelse med kontinenter der bølgene beveger seg mye langsommere enn du forventer, sier Heyn til forskning.no.
Björn Holger Heyn er forsker ved Senter for Jordens utvikling og dynamikk ved Universitetet i Oslo.(Foto: UiO)
Temperaturforskjell eller ulik sammensetning
Heyn forteller at det er to hovedteorier for hva som skaper de lave hastighetene.
– En er at disse strukturene er varmere enn gjennomsnittet i mantelen, noe som betyr at dette er varmt og lett materiale som stiger mot overflaten.
Den andre muligheten er at materialet er kjemisk forskjellig fra resten av mantelen.
– Hvis disse strukturene er kjemisk forskjellige fra resten av mantelen, vil de sannsynligvis ha større tetthet. De er tyngre enn den gjennomsnittlig mantelen, det er derfor de blir der. Ellers ville de bare steget, bli blandet og forsvunnet.
Sier noe om hvordan de oppfører seg
Materialet kan stamme fra subduksjon. Det er når en jordplate trykkes under en annen og presses ned i mantelen.
Strukturene kan også ha oppstått kort tid etter jorden ble dannet.
Heyn synes den nye studien er interessant.
Annonse
– Et av de viktigste funnene i den nye studien er at hvis strukturen under Afrika er mye høyere enn den i Stillehavet, kan den være mindre tett.
Dette sier noe om hvordan de kan oppføre seg.
– Hvis materialet er veldig, veldig tett, vil det forbli mer eller mindre som et lag på bunnen av mantelen, fordi det er for tett til å delta i bevegelse i mantelen. Hvis de bare er litt tettere enn den gjennomsnittlige mantelen, kan de være en aktiv del av konveksjonen og kan stige eller synke avhengig av hvordan de er sammenlignet med mantelen rundt.
Tettheten sier noe om hvor stabile, eller varige strukturene er.
– Hvis den afrikanske ikke er like tett lenger, eller aldri var så tett, så kan være at den er mer aktivt med i konveksjonen og kan forsvinne i fremtiden.
Knyttes til vulkansk aktivitet
– Påvirker disse strukturene overflaten på noen måte?
- De har en effekt fordi de er med på å organisere mønstre i konveksjonen i mantelen, sier Heyn.
– De kan påvirke hvordan platene beveger seg på overflaten, hvor vi kan ha subduksjon og hvor plater bryter fra hverandre.
LLSVP-ene ser også ut til å være knyttet til vulkansk aktivitet.
De fleste hotspots eller varmeflekker befinner seg over LLSVP-ene, spesielt langs kantene. Det er ifølge en studie publisert i Tectonophysics i 2019.
Hawaii-øyene ligger for eksempel ved en varmeflekk. Varmeflekker er der hvor varme bergmasser stiger opp i søyler fra dypt i mantelen.
Annonse
Opp igjennom jordens historie har det også vært flere tilfeller av enorm vulkansk aktivitet, hvor store områder dekkes av lava. Flere av disse hendelsene sammenfaller med masseutryddelser.
– Det antas at de fleste av disse forekommer i kantene av disse store strukturene under Stillehavet og Afrika, sier Heyn.
Fortsatt er det mye som gjenstår å finne ut om LLSVP-ene.
– Et viktig spørsmål som fortsatt ikke er godt besvart, er om de holder seg i samme posisjon eller om de beveger seg rundt.
– Det andre spørsmålet er hvor stabile de er. Om disse strukturene dannes og forsvinner, eller om de ble dannet for lenge siden og nå begynner å bli ustabile. Alt dette kan påvirke hvordan konveksjon vil skje i jorden nå og i fremtiden. De kan påvirke hvordan hele planeten vil utvikle seg i fremtiden.
