Des modèles informatiques aident les scientifiques à expliquer un motif de déformation déroutant sous le système de rift est-africain. Les résultats pointent vers le superpanache africain, une vaste remontée de matériau mantellique chaud profondément à l'intérieur de la Terre, comme source d'un mouvement inhabituel qui s'étend parallèlement au rift, ainsi qu'un motif correspondant dans la façon dont les ondes sismiques traversent les roches en dessous.

Le rifting continental se produit lorsque la coquille externe rigide de la Terre commence à s'étirer et à s'amincir. Cette coquille externe, appelée lithosphère, comprend la croûte et la partie la plus supérieure du manteau. Lorsque la lithosphère est étirée, elle peut se comporter différemment selon la rapidité et l'endroit où la contrainte est appliquée. Près de la surface, les roches peuvent se fracturer, produisant des failles et des tremblements de terre. Plus profondément, le matériau plus chaud peut se déformer plus progressivement.

La géophysicienne D. Sarah Stamps compare ces différents comportements à de la pâte à modeler Silly Putty. « Si vous frappez de la Silly Putty avec un marteau, elle peut en fait se fissurer et se casser », a déclaré Stamps, professeure associée au Département des géosciences, qui fait partie du Collège des sciences de Virginia Tech. « Mais si vous la tirez lentement, la Silly Putty s'étire. Ainsi, à différentes échelles de temps, la lithosphère terrestre se comporte de différentes manières. »

Dans la plupart des rifts continentaux, la déformation suit un schéma relativement prévisible. Le mouvement le plus fort se produit généralement perpendiculairement au rift, dans la direction où la croûte est étirée. Le système de rift est-africain, le plus grand système de rift continental sur Terre, montre bien cette déformation perpendiculaire attendue. Mais Stamps a trouvé autre chose après plus de 12 ans de mesures GPS : certaines parties de la région se déformaient également dans une direction parallèle au rift lui-même. Ce mouvement inattendu est devenu un mystère central pour son équipe au Laboratoire de géodésie et de tectonophysique.

Dans une étude publiée dans le Journal of Geophysical Research, les chercheurs ont utilisé des modèles thermomécaniques 3D pour étudier ce qui pourrait produire cette déformation inhabituelle. La modélisation a été développée par le premier auteur Tahiry Rajaonarison, chercheur postdoctoral au New Mexico Tech qui a obtenu son doctorat à Virginia Tech en travaillant dans le laboratoire de Stamps. Les simulations indiquent que le mouvement parallèle au rift est lié à un flux mantellique vers le nord associé au superpanache africain.

Le superpanache africain est une zone énorme de matériau mantellique ascendant qui commence profondément sous le sud-ouest de l'Afrique et s'étend vers le nord-est à travers le continent. En se déplaçant vers le nord, il devient progressivement moins profond sous la surface. Selon les modèles, ce flux mantellique profond peut expliquer la déformation qui ne correspond pas au schéma plus simple attendu d'un continent étiré.

Les résultats ajoutent également de nouvelles preuves à un débat de longue date sur ce qui entraîne le système de rift est-africain. Les scientifiques se sont généralement concentrés sur deux possibilités principales : les forces de flottabilité lithosphérique, les forces de traction mantellique, ou une combinaison des deux. Les forces de flottabilité lithosphérique agissent relativement près de la surface. Elles sont influencées par les différences d'altitude et de densité dans la lithosphère. En Afrique de l'Est, une caractéristique importante est le superrenflement africain, une vaste région de topographie anormalement élevée. Les forces de traction mantellique proviennent de plus profondément à l'intérieur de la Terre. Elles résultent du mouvement du matériau mantellique sous la lithosphère et des forces que ce manteau en écoulement peut exercer sur la plaque rigide au-dessus.

Stamps a commencé à documenter le mouvement inhabituel parallèle au rift alors qu'elle était chercheuse postdoctorale. Elle a utilisé des stations GPS qui recevaient des signaux de plus de 30 satellites en orbite autour de la Terre à environ 25 000 kilomètres de distance. Ces mesures étaient suffisamment précises pour suivre le mouvement de surface à l'échelle du millimètre. Ses observations ont compliqué le tableau existant car les forces de flottabilité peu profondes pouvaient expliquer une grande partie du mouvement attendu à travers le rift, mais pas le mouvement le long de celui-ci.

Dans une étude de 2021, l'équipe a utilisé des simulations informatiques 3D pour tester comment les deux ensembles de f