Mantaua este stratul gros de rocă fierbinte și solidă dintre Scoarta terestra iar fierul topit miez. Acesta constituie cea mai mare parte a Pământului, reprezentând două treimi din masa planetei. Mantaua începe cu aproximativ 30 de kilometri în jos și are aproximativ 2.900 de kilometri grosime.
Pământul are aceeași rețetă de elemente ca Soarele și celelalte planete (ignorând hidrogenul și heliul, care au scăpat de gravitatea Pământului). Scăzând fierul din miez, putem calcula că mantaua este un amestec de magneziu, siliciu, fier și oxigen care se potrivește aproximativ cu compoziția granat.
Dar exact ce amestec de minerale este prezent la o anumită adâncime este o întrebare complexă care nu este soluționată ferm. Ajută faptul că avem probe din manta, bucăți de rocă transportate în anumite erupții vulcanice, de la adâncimi precum 300 de kilometri și nu numai. Acestea arată că partea superioară a mantalei este formată din tipurile de rocă peridotit și eclogite. Totuși, cel mai interesant lucru pe care îl obținem de la manta este caro.
Partea superioară a mantalei este agitată lent prin mișcările plăcii care apar deasupra ei. Aceasta este cauzată de două tipuri de activitate. În primul rând, există mișcarea în jos a plăcilor de subducție care alunecă una peste alta. În al doilea rând, există mișcarea ascendentă a rocii de manta care apare atunci când două plăci tectonice se separă și se răspândesc. Toată această acțiune nu amestecă bine mantaua superioară, cu toate acestea, iar geochimiștii consideră mantaua superioară ca o versiune stâncoasă a tortului din marmură.
tiparele de vulcanism din lume reflecta actiunea din placi tectonice, cu excepția câtorva zone ale planetei numite hotspoturi. Punctele de hots pot fi un indiciu pentru creșterea și căderea materialului mult mai adânc în manta, posibil chiar din partea de jos a acesteia. Sau poate nu. Există o discuție științifică viguroasă despre hotspoturi în aceste zile.
Cea mai puternică tehnică a noastră de explorare a mantalei este monitorizarea valurilor seismice de la cutremurele lumii. Cele două diferite feluri de val seismic, Undele P (analog cu undele sonore) și undele S (precum undele dintr-o frânghie agitată), răspund proprietăților fizice ale rocilor prin care trec. Aceste valuri reflectă unele tipuri de suprafețe și refractează (se îndoaie) atunci când lovesc alte tipuri de suprafețe. Folosim aceste efecte pentru a cartografia interiorul Pământului.
Instrumentele noastre sunt suficient de bune pentru a trata mantaua Pământului modul în care medicii fac imagini cu ultrasunete ale pacienților lor. După un secol de colectare a cutremurelor, putem face câteva hărți impresionante ale mantei.
Mineralele și rocile se schimbă sub presiune ridicată. De exemplu, mineralul comun al mantalei olivine modificări la diferite forme de cristal la adâncimi în jur de 410 kilometri, și din nou la 660 de kilometri.
Studiem comportamentul mineralelor în condiții de manta cu două metode: modele computerizate bazate pe ecuațiile fizicii minerale și experimente de laborator. Astfel, studiile moderne de manta sunt realizate de seismologi, programatori de calculator și cercetători de laborator care pot reproduce acum condiții oriunde în manta cu echipamente de laborator de înaltă presiune, cum ar fi nicovala diamantului celulă.
Un secol de cercetări ne-a ajutat să umplem câteva dintre golurile din manta. Are trei straturi principale. Mantaua superioară se extinde de la baza crustei (Moho) până la adâncimea de 660 de kilometri. Zona de tranziție este situată între 410 și 660 de kilometri, la care adâncimile apar modificări fizice majore la minerale.
Mantaua inferioară se întinde de la 660 de kilometri până la aproximativ 2.700 de kilometri. În acest moment, undele seismice sunt afectate atât de puternic încât majoritatea cercetătorilor cred că rocile de dedesubt sunt diferite în chimia lor, nu doar în cristalografia lor. Acest strat controversat din partea de jos a mantalei, gros de aproximativ 200 de kilometri, are numele ciudat „D-double-prime”.
Deoarece mantaua este cea mai mare parte a Pământului, povestea sa este fundamentală pentru geologie. În timpul nașterii Pământului, mantaua a început ca un ocean de lichid magmă deasupra miezului de fier. Pe măsură ce s-a solidificat, elementele care nu s-au încadrat în mineralele majore colectate ca o scrumă deasupra - crusta. După aceea, mantaua a început circulația lentă pe care a avut-o în ultimii patru miliarde de ani. Partea superioară a mantalei s-a răcit, deoarece este agitată și hidratată de mișcările tectonice ale plăcilor de suprafață.
În același timp, am aflat foarte multe despre structura planetelor surori ale Pământului Mercur, Venus și Marte. În comparație cu ei, Pământul are o manta activă, lubrifiată, care este foarte specială datorită apei, același ingredient care îi distinge suprafața.