Modele komputerowe pomagają naukowcom wyjaśnić zagadkowy wzór deformacji pod Wschodnioafrykańskim Systemem Ryftowym. Wyniki wskazują na Afrykański Superpióropusz, ogromne wznoszenie się gorącego materiału płaszcza głęboko we wnętrzu Ziemi, jako źródło nietypowego ruchu równoległego do ryftu, a także pasującego do niego wzorca w sposobie, w jaki fale sejsmiczne przemieszczają się przez skały poniżej.

Ryftowanie kontynentalne ma miejsce, gdy sztywna zewnętrzna powłoka Ziemi zaczyna się rozciągać i cienić. Ta zewnętrzna powłoka, zwana litosferą, obejmuje skorupę i najwyższą część płaszcza. Gdy litosfera jest rozciągana, może zachowywać się różnie w zależności od tego, jak szybko i gdzie przykładane jest naprężenie. Blisko powierzchni skały mogą pękać, powodując uskoki i trzęsienia ziemi. Głębiej, gorętszy materiał może odkształcać się bardziej stopniowo.

Geofizyk D. Sarah Stamps porównuje te różne zachowania do Silly Putty. „Jeśli uderzysz Silly Putty młotkiem, może faktycznie pęknąć i złamać się” – powiedziała Stamps, profesor nadzwyczajna w Katedrze Nauk o Ziemi, części Virginia Tech College of Science. „Ale jeśli powoli ją rozciągasz, Silly Putty się rozciąga. Tak więc w różnych skalach czasowych litosfera Ziemi zachowuje się na różne sposoby”.

W większości ryftów kontynentalnych deformacja przebiega według stosunkowo przewidywalnego wzorca. Najsilniejszy ruch występuje zazwyczaj prostopadle do ryftu, w kierunku, w którym skorupa jest rozciągana. Wschodnioafrykański System Ryftowy, największy system ryftowy na Ziemi, rzeczywiście wykazuje oczekiwaną deformację prostopadłą do ryftu. Ale Stamps odkryła coś jeszcze po ponad 12 latach pomiarów GPS: części regionu odkształcały się również w kierunku równoległym do samego ryftu. Ten nieoczekiwany ruch stał się centralną zagadką dla jej zespołu w Laboratorium Geodezji i Tektonofizyki.

W badaniu opublikowanym w Journal of Geophysical Research naukowcy użyli trójwymiarowych modeli termomechanicznych, aby zbadać, co może powodować nietypową deformację. Modelowanie zostało opracowane przez pierwszego autora Tahiry Rajaonarisona, pracownika podoktorskiego w New Mexico Tech, który uzyskał doktorat na Virginia Tech, pracując w laboratorium Stamps. Symulacje wskazują, że ruch równoległy do ryftu jest związany z północnym przepływem płaszcza związanym z Afrykańskim Superpióropuszem.

Afrykański Superpióropusz to ogromna strefa wznoszącego się materiału płaszcza, która zaczyna się głęboko pod południowo-zachodnią Afryką i rozciąga się na północny wschód przez kontynent. W miarę przemieszczania się na północ staje się coraz płytszy pod powierzchnią. Według modeli ten głęboki przepływ płaszcza może tłumaczyć deformację, która nie pasuje do prostszego wzorca oczekiwanego od kontynentu rozciąganego na części.

Wyniki dostarczają również nowych dowodów w długotrwałej debacie na temat tego, co napędza Wschodnioafrykański System Ryftowy. Naukowcy zazwyczaj skupiali się na dwóch głównych możliwościach: siłach wyporu litosfery, siłach tarcia płaszcza lub pewnej kombinacji obu. Siły wyporu litosfery działają stosunkowo blisko powierzchni. Są one zależne od różnic w wysokości i gęstości w litosferze. W Afryce Wschodniej ważną cechą jest Afrykański Superwynios, rozległy obszar o niezwykle wysokiej topografii. Siły tarcia płaszcza pochodzą głębiej we wnętrzu Ziemi. Wynikają one z ruchu materiału płaszcza pod litosferą i sił, jakie płynący płaszcz może wywierać na sztywną płytę nad nim.

Stamps po raz pierwszy zaczęła dokumentować nietypowy ruch równoległy do ryftu, pracując jako pracownik podoktorski. Używała stacji GPS, które odbierały sygnały z ponad 30 satelitów krążących wokół Ziemi z odległości około 25 000 kilometrów. Te pomiary były wystarczająco precyzyjne, aby śledzić ruch powierzchni w skali milimetrów. Jej obserwacje skomplikowały istniejący obraz, ponieważ płytkie siły wyporu mogły wyjaśnić większość oczekiwanego ruchu w poprzek ryftu, ale nie ruch wzdłuż niego.

W badaniu z 2021 r. zespół użył trójwymiarowych symulacji komputerowych, aby przetestować, jak oba zestawy sił wpływają na ryft. (Tekst urwany)