A Dinâmica da Terra
Convecção é um termo que descreve o fluxo de calor em um fluido que é impulsionado pela flutuabilidade derivada de gradientes de densidade horizontais. Gradientes de densidade no manto são amplamente derivados de gradientes de temperatura horizontais (e também gradientes horizontais químicos / composicionais). Nas camadas limite térmicas (através das quais a temperatura varia continuamente desde o valor da superfície até a temperatura média do manto), essa flutuabilidade causa instabilidades, permitindo que o fluido deixe a camada limite e suba ou caia em todo o interior do sistema.
O manto é um sólido viscoelástico, o que significa que se comporta viscamente e elasticamente em resposta a uma tensão. A natureza viscosa do manto é evidente na lenta fluência do manto manifestando-se como placas tectônicas na superfície da Terra. A natureza elástica da rocha do manto é evidente na flexão do fundo do mar em torno das cadeias de ilhas do oceano (por exemplo, Kearey, 2009). Ao assumir uma camada crustal totalmente elástica sobreposta a um fluido, a altura de flexão em resposta a uma carga pode ser determinada. Esses valores teóricos podem ser comparados com a resposta da crosta oceânica às montagens do fundo do mar para determinar a resposta elástica do manto.
O calor é removido do interior de um planeta por condução térmica, bem como por convecção subsólida. A convecção subsólida ocorre a partir da difusão ou deslocamento de fluência em um material sólido. A diferença de temperatura entre o interior e a superfície de resfriamento de um planeta mantém o gradiente térmico necessário para a convecção.
O calor é a principal fonte de energia que impulsiona a convecção no manto. O calor no manto é derivado de fontes internas (decadência radioativa dos elementos urânio, tório e potássio), calor liberado do núcleo e resfriamento secular do planeta como um todo (calor residual que sobra da formação planetária e uma maior produção de aquecimento radioativo no passado).
A convecção do manto se manifesta na superfície da Terra. As dorsais meso-oceânicas correspondem ao local de material do manto de ressurgência passiva, enquanto as trincheiras oceânicas correspondem à localização de descidas convectivas (subducção). O ciclo de convecção ascendente e descendente ajuda a reciclar a litosfera para o manto, produzindo nova litosfera nas cristas e removendo-a nas zonas de subducção. A Figura 2 mostra uma representação de uma célula de convecção do manto, com uma pluma de ressurgência quente (vermelha) e laje de subducção fria (azul). A Figura 1 mostra uma representação da convecção do manto com uma pluma ressurgente, ressurgência passiva em uma dorsal meso-oceânica e lajes subduzidas (ressurgência). Ele também mostra províncias de grande e baixa velocidade de cisalhamento, zonas de velocidade ultrabaixa e áreas de pós-perovskita.