コンピュータモデルは、科学者が東アフリカ地溝帯の下の変形の不可解なパターンを説明するのに役立っています。その結果は、地球の深部にある高温のマントル物質の大規模な上昇流であるアフリカ・スーパープルームが、地溝に平行に走る異常な運動と、その下の岩石を伝わる地震波のパターンに一致する原因であることを示しています。

大陸リフティングは、地球の rigid な外殻が伸びて薄くなり始めるときに起こります。その外殻はリソスフェアと呼ばれ、地殻とマントルの最上部を含みます。リソスフェアが引き離されると、応力が加わる速さと場所によって、その振る舞いは異なります。地表近くでは、岩石は破砕して断層や地震を引き起こすことがあります。より深いところでは、より高温の物質が徐々に変形することがあります。

地球物理学者のD.サラ・スタンプスは、その異なる挙動をシリーパテに例えています。「シリーパテをハンマーで叩くと、実際にひび割れて壊れることがあります」と、バージニア工科大学理学部地球科学科の准教授であるスタンプスは言います。「しかし、ゆっくりと引き離すと、シリーパテは伸びます。つまり、異なる時間スケールでは、地球のリソスフェアは異なる方法で振る舞うのです。」

ほとんどの大陸リフトでは、変形は比較的予測可能なパターンに従います。最も強い動きは一般に、地殻が引き離されている方向であるリフトに垂直に発生します。地球上で最大の大陸リフトシステムである東アフリカリフトシステムは、確かにその期待されるリフト垂直変形を示しています。しかし、スタンプスは12年以上のGPS測定の後、何か他のものを発見しました。地域の一部はリフト自体に平行な方向にも変形していたのです。その予期しない動きは、彼女のチームが測地学およびテクトノフィジックス研究所で取り組む中心的な謎となりました。

Journal of Geophysical Researchに掲載された研究で、研究者らは3D熱力学モデルを使用して、異常な変形を引き起こす可能性があるものを調査しました。モデリングは、ニューメキシコ工科大学の博士研究員で、スタンプスの研究室で博士号を取得した筆頭著者のタヒリー・ラジャオナリソンによって開発されました。シミュレーションは、リフト平行運動がアフリカ・スーパープルームに関連する北向きのマントル流にリンクしていることを示しています。

アフリカ・スーパープルームは、南西アフリカの深部で始まり、大陸を横切って北東に広がる巨大な上昇マントル物質のゾーンです。北に移動するにつれて、地表の下で徐々に浅くなります。モデルによると、この深部マントル流は、大陸が引き離されているという単純なパターンに適合しない変形を説明できます。

この発見はまた、東アフリカリフトシステムを駆動するものについての長年の議論に新たな証拠を追加します。科学者たちは一般的に、リソスフェアの浮力、マントルの牽引力、またはその2つの組み合わせという2つの主な可能性に焦点を当ててきました。リソスフェアの浮力は地表に比較的近い場所で作用します。それらは、リソスフェア内の標高と密度の違いによって影響を受けます。東アフリカでは、重要な特徴の1つは、異常に高い地形の広い領域であるアフリカ・スーパースウェルです。マントルの牽引力は地球のより深いところで発生します。それらは、リソスフェアの下のマントル物質の動きと、その流れるマントルがその上の rigid なプレートに及ぼす力に起因します。

スタンプスは、博士研究員として働いている間に、異常なリフト平行運動を最初に記録し始めました。彼女は、約25,000キロメートル離れた軌道を周回する30以上の衛星から信号を受信するGPSステーションを使用しました。それらの測定は、ミリメートルスケールで表面の動きを追跡するのに十分な精度でした。彼女の観察は、浅い浮力がリフト全体の予想される動きの多くを説明できるが、それに沿って走る動きは説明できないため、既存の画像を複雑にしました。

2021年の研究では、チームは3D計算シミュレーションを使用して、2つのセットの力がどのように相互作用するかをテストしました。