Computermodellen helpen wetenschappers een raadselachtig vervormingspatroon onder het Oost-Afrikaanse Riftsysteem te verklaren. De resultaten wijzen op de Afrikaanse Superpluim, een enorme opwelling van heet mantelmateriaal diep in de aarde, als de bron van ongebruikelijke beweging die parallel loopt aan de rift, evenals een overeenkomstig patroon in de manier waarop seismische golven door de rotsen eronder reizen.

Continentale rifting gebeurt wanneer de rigide buitenste schil van de aarde begint te rekken en dunner te worden. Die buitenste schil, de lithosfeer genoemd, omvat de korst en het bovenste deel van de mantel. Wanneer de lithosfeer uit elkaar wordt getrokken, kan het zich anders gedragen, afhankelijk van hoe snel en waar de spanning wordt uitgeoefend. Dicht bij het oppervlak kunnen rotsen breken, wat breuken en aardbevingen veroorzaakt. Dieper naar beneden kan heter materiaal geleidelijker vervormen.

Geofysicus D. Sarah Stamps vergelijkt die verschillende gedragingen met Silly Putty. "Als je met een hamer op Silly Putty slaat, kan het barsten en breken," zei Stamps, universitair hoofddocent bij de afdeling Geowetenschappen, onderdeel van het Virginia Tech College of Science. "Maar als je het langzaam uit elkaar trekt, rekt de Silly Putty uit. Dus op verschillende tijdschalen gedraagt de lithosfeer van de aarde zich op verschillende manieren."

In de meeste continentale riftgebieden volgt vervorming een relatief voorspelbaar patroon. De sterkste beweging gebeurt over het algemeen loodrecht op de rift, in de richting waarin de korst uit elkaar wordt getrokken. Het Oost-Afrikaanse Riftsysteem, het grootste continentale riftsysteem op aarde, vertoont wel die verwachte loodrechte vervorming. Maar Stamps vond iets anders na meer dan 12 jaar aan GPS-metingen: delen van de regio vervormden ook in een richting parallel aan de rift zelf. Die onverwachte beweging werd een centraal mysterie voor haar team in het Geodesy and Tectonophysics Lab.

In een studie gepubliceerd in het Journal of Geophysical Research gebruikten de onderzoekers 3D-thermomechanische modellen om te onderzoeken wat de ongebruikelijke vervorming zou kunnen veroorzaken. De modellering is ontwikkeld door eerste auteur Tahiry Rajaonarison, een postdoctoraal onderzoeker aan New Mexico Tech die zijn Ph.D. behaalde aan Virginia Tech terwijl hij in het lab van Stamps werkte. De simulaties geven aan dat de rift-parallelle beweging verband houdt met noordwaartse mantelstroming die geassocieerd wordt met de Afrikaanse Superpluim.

De Afrikaanse Superpluim is een enorme zone van opstijgend mantelmateriaal die diep onder zuidwestelijk Afrika begint en zich noordoostwaarts over het continent uitstrekt. Terwijl het naar het noorden reist, wordt het geleidelijk ondieper onder het oppervlak. Volgens de modellen kan deze diepe mantelstroming vervorming verklaren die niet past in het eenvoudigere patroon dat verwacht wordt van een continent dat uit elkaar wordt getrokken.

De bevindingen voegen ook nieuw bewijs toe aan een langlopend debat over wat het Oost-Afrikaanse Riftsysteem aandrijft. Wetenschappers hebben zich over het algemeen gericht op twee hoofd mogelijkheden: lithosferische drijfkrachten, manteltractiekrachten, of een combinatie van beide. Lithosferische drijfkrachten werken relatief dicht bij het oppervlak. Ze worden beïnvloed door verschillen in hoogte en dichtheid binnen de lithosfeer. In Oost-Afrika is een belangrijk kenmerk de Afrikaanse Superswell, een brede regio met ongewoon hoge topografie. Manteltractiekrachten ontstaan dieper in de aarde. Ze zijn het gevolg van de beweging van mantelmateriaal onder de lithosfeer en de krachten die stromende mantel kan uitoefenen op de rigide plaat erboven.

Stamps begon voor het eerst de ongebruikelijke rift-parallelle beweging te documenteren tijdens haar werk als postdoctoraal onderzoeker. Ze gebruikte GPS-stations die signalen ontvingen van meer dan 30 satellieten die op ongeveer 25.000 kilometer afstand om de aarde draaien. Die metingen waren nauwkeurig genoeg om oppervlaktebeweging op millimeterschaal te volgen. Haar observaties compliceerden het bestaande beeld omdat ondiepe drijfkrachten veel van de verwachte beweging over de rift konden verklaren, maar niet de beweging die erlangs loopt.

In een studie uit 2021 gebruikte het team 3D-computersimulaties om te testen hoe de twee sets van f