Corn Syrup Experiment Efterligner Yellowstone Magma Plume

{h1}

Et eksperiment, der bruger majssirup til at simulere mantelplummen, der tænkes at ligge under yellowstone's overvågningskano, viser, om en sådan plume eksisterer, og hvordan den kan interagere med en nærliggende subduktionszone.

Eksperimenter med almindelig gammel majssirup har afsløret, at gigantiske stråler af magmarisering op fra nær jordens kerne kan forklare overvågningsaktivitet set hos Yellowstone.

Mantle plumes, som disse jetfly kaldes, menes at være titaniske søjler af varm smeltet sten, som trænger over overliggende materiale som en blowtorch. Da de tektoniske plader, der udgør jordens overflade, glider over plummerne, bliver vulkaner født. De fleste vulkaner findes tæt på kanterne af tektoniske plader, der voldsomt enten skubber eller trækker i hinanden, men mantleplumes blev tænkt som en måde at forklare eksistensen af ​​vulkanske kæder som de hawaiiske øer, som ligger langt væk fra grænserne af tektoniske plader.

Men årtier efter mantelplumes blev først foreslået, "der er en meget ophedet debat i geovidenskaben - undskyld for ordspillet - om det faktisk eksisterer kappeplumer," siger studieforfatter Christopher Kincaid, en geofysisk væskedynamikat ved University of Rhode Island. [50 fantastiske fakta om jorden]

Resultaterne af Kincaid og hans team, der blev gennemført online den 7. april i tidsskriftet Nature Geoscience, kunne hjælpe med at løse denne kontroverser om, hvorvidt mantle plumes faktisk eksisterer. Undersøgelsen undersøgte især den foreslåede mantelplume under Yellowstone.

"Yellowstone er et nøgleområde, hvor argumenter mod plumes er fokuserede," sagde Kincaid.

Yellowstone supervolcano

En supervolcano ligger under Yellowstone National Park, en vulkanokapabel af udbrud dværger noget, der nogensinde er registreret af menneskeheden. Geologer har antydet, at denne overvågning er drevet af en mantelplume i øjeblikket under Yellowstone. Da jordens overflade har drevet over pluden, har den påvirket mange områder over tid, herunder Stillehavet Nordvest.

Imidlertid kritiserer kritikere af mantle plume ideen, at der ikke er nogen enkelt plume, der kan tegne sig for visse geologiske odds i Stillehavet Nordvest, sagde Kincaid. Disse oddities indbefatter et usædvanligt stort hul derimod mellem gigantiske forekomster af vulkansk rock, kendt som oversvømmelses basalter, som normalt er forbundet med en mantle plume's head, og den vulkanske kæde kendt som Snake River Plain, som er forbundet med halen af ​​stien de Yellowstone plume antages at have forladt på overfladen.

En anden stor uoverensstemmelse indebærer Snake River Plain og en anden vulkansk kæde, High Lava Plains, tilføjede Kincaid. Disse begge omtrentlig linje op øst mod vest, men klipperne i High Lava Plains bliver ældre fra vest til øst, mens Snake River Plain bliver ældre fra øst til vest. Hvis de blev forårsaget af samme mantelplume, kan man forvente, at de begge bliver ældre på samme måde.

Sticky setup

Mens mantleplumes først blev antaget for at hjælpe med at forklare vulkanismen væk fra tektoniske plademonter, er der ingen grund til, at de heller ikke kan komme tæt på pladernes kanter, herunder områder, der er kendt som subduktionszoner, hvor en plade dykning under en anden. For at se, hvordan mantleplumes kan interagere med subduktionszonerne under Stillehavet Nordvest, støttede Kincaid og hans kolleger sig på en tank med sukkervand.

"Vi bruger det, der kan beskrives som en enestående laboratoriemetode til simulering af mantelprocesser i alle subduktionszoner," fortalte Kincaid OurAmazingPlanet.

Apparatet involverede en 200 gallon (780 liter) rektangulær tank med majssirup, der efterligner Jordens mantel. "Vi bruger en meget klæbrig, høj viskositetsgrad af majssirup til at repræsentere Jordens mantel af et par grunde," sagde Kincaid.

For det første har majssirupen meget lille inerti: "Hvis du anvender stress på det, flyder det, men så snart du fjerner stresset stopper det straks," sagde Kincaid. "Dette er ligesom mantelen."

Derefter har sirupen en temperaturafhængig viskositet: "Når det bliver koldt bliver det meget klæbrigt, når det bliver varmt bliver det meget løbende. Det er som mantlen," sagde Kincaid.

Skud af et eksperiment ved hjælp af majssirup for at undersøge dynamikken i den foreslåede mantelplume under Yellowstone supevolcano, der viser, hvordan en sådan plume kan interagere med en subduktionszone.

Skud af et eksperiment ved hjælp af majssirup for at undersøge dynamikken i den foreslåede mantelplume under Yellowstone supevolcano, der viser, hvordan en sådan plume kan interagere med en subduktionszone.

Kredit: C. Kincaid, et al. / Nature Geoscience

Endelig er sirupet ikke-giftigt. "Der er mange viskøse væsker, der kan bruges, men det kan være svært at arbejde med og bortskaffe," sagde Kincaid. "Majssirup er sikker og nem at arbejde med. Mine elever griner altid, de skal have pandekager efter et godt sæt eksperimenter."

Forskerne simulerede en mantelplume ved at opvarme en plaster af tankens gulv, som sendte en sirupsstråle op.

"Vi får ofte store folkemængder samlet i laboratoriet, når vi kører disse ting," sagde Kincaid. "Værelset er mørkt og plumterne oplyser med mikrosporere, der gnister og gløder i lyspladerne, vi skinner gennem tanken. Det er som om du ser direkte ind på jordens indre."

Holdet efterlignede en subducerende plade ved at stikke et stift glasfiberark ind i toppen af ​​sirupen.

Forskerne fandt, at subduktionszonen under Stillehavet Nordvest kunne standse, deformere og delvist rive Yellowstone mantelplume i to. [Infographic: Geologi af Yellowstone]

"De fleste plume argumenter betragter kun en enkel visning af en plume, der stiger til et ellers stillestående system," sagde Kincaid."Vi fandt ud af, at plumes nær subduktionszoner er som en prærihund, der holder hovedet op fra sit hul under en tornado."

Deres eksperimenter afslører en split mantel plume kunne replikere de vigtigste geologiske oddities ses i Stillehavet nordvest.

"Det sjovt af videnskaben finder et uventet resultat," sagde Kincaid. "Vi var chokerede over, hvordan eksperimentet efter forsøg gav os det samme mønster, der ses i vores egen baghave."

Jordens sikkerhedsventil

Disse resultater tyder på, at Jorden har "en fantastisk sikkerhedsfunktion," tilføjede Kincaid. "Ligesom atmosfæren lader i lys og beskytter mod skadelig solenergi, synes en plade-tektonisk odditet unik for vores planet kaldet rollback subduction effektivt at stoppe plumes og fange meget af denne magma-dannende energi dybt i systemet."

I modsætning hertil, "Venus har ingen oversigt over jordlignende pladetektonik," sagde Kincaid. Som sådan har mantelplumes der været fri til at stige til overfladen og pumpe massive mængder varme og drivhusgasser ind i atmosfæren, hvilket hjælper med at forklare de helvedeforhold der i dag.

Faktum, at subduktionszonen i det væsentlige adskiller Yellowstone-mantelplumehintene ", at Yellowstone vil visne på meget lang sigt, noget på en million års skala," sagde Kincaid.

Men det betyder ikke, at farerne Yellowstone supervolcano kan udgøre, er overstået. "Den dybe magma VVS-system er der stadig, og skal stadig forstås," sagde Kincaid.

Dette laboratoriesystem kan hjælpe med at undersøge andre tektoniske områder på Jorden.

"Et område hvor der også er debat om eksistensen af ​​en mantelplume nær en subduktionszone er Tongasystemet i det sydvestlige Stillehav," sagde Kincaid.

Følg OurAmazingPlanet @OAPlanet, Facebook og Google+.Original artikel på WordsSideKick.com's OurAmazingPlanet.


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com