La dinámica de la Tierra
Convección es un término que describe el flujo de calor en un fluido impulsado por la flotabilidad derivada de gradientes de densidad horizontales. Los gradientes de densidad en el manto se derivan en gran medida de gradientes de temperatura horizontales (y también gradientes horizontales químicos / composicionales). En las capas límite térmicas (a través de las cuales la temperatura varía continuamente desde el valor de la superficie hasta la temperatura media del manto) esta flotabilidad provoca inestabilidades, lo que permite que el fluido abandone la capa límite y suba o baje por todo el interior del sistema.
El manto es un sólido viscoelástico, lo que significa que se comporta de forma viscosa y elástica en respuesta a una tensión. La naturaleza viscosa del manto es evidente en el lento deslizamiento del manto que se manifiesta como placas tectónicas en la superficie de la Tierra. La naturaleza elástica de la roca del manto es evidente en la flexión del lecho marino alrededor de las cadenas de islas oceánicas (por ejemplo, Kearey, 2009). Suponiendo una capa cortical completamente elástica que recubre un fluido, se puede determinar la altura de flexión en respuesta a una carga. Estos valores teóricos pueden compararse con la respuesta de la corteza oceánica a los fondos marinos para determinar la respuesta elástica del manto.
El calor se elimina del interior de un planeta por conducción térmica y por convección subsólida. La convección subsolidus ocurre por difusión o dislocación por fluencia en un material sólido. La diferencia de temperatura entre el interior y la superficie de enfriamiento de un planeta mantiene el gradiente térmico necesario para la convección.
El calor es la principal fuente de energía que impulsa la convección en el manto. El calor en el manto se deriva de fuentes internas (desintegración radiactiva de los elementos uranio, torio y potasio), calor liberado del núcleo y enfriamiento secular del planeta en su conjunto (calor residual remanente de la formación planetaria y una mayor producción del calentamiento radiactivo en el pasado).
La convección del manto se manifiesta en la superficie de la Tierra. Las dorsales oceánicas corresponden al sitio del material del manto de afloramiento pasivo, mientras que las fosas oceánicas corresponden a la ubicación de los afloramientos convectivos (subducción). El ciclo de convección ascendente y descendente ayuda a reciclar la litosfera en el manto, produciendo nueva litosfera en las crestas y eliminándola en las zonas de subducción. La Figura 2 muestra una representación de una celda de convección del manto, con un penacho de surgencia caliente (rojo) y losa de subducción fría (azul). La Figura 1 muestra una representación de la convección del manto con un penacho de surgencia, surgencia pasiva en una dorsal oceánica y placas subductoras (aguas abajo). También muestra provincias de velocidad de corte grande-baja, zonas de velocidad ultrabaja y áreas de post-perovskita.