我們的世界表面是一個混亂的構造板塊，當其他板塊被拉下時新的板塊就會出現。這種持續的循環使我們的大陸處於運動狀態並驅動着地球上的生命，但當一個板塊消失在地球的內部時會發生什麼？這個問題長期以來一直困擾着科學家，因為傳統的智慧稱，下沉的構造板塊必須保持完整以繼續拉動它後面的部分，但根據地球物理學證據，它們被破壞了。
現在，在《自然》最近發表的一項研究中，科學家們稱他們已經找到了一個調和這兩種說法的答案。板塊在下沉過程中被明顯削弱，但並沒有削弱到它們完全破裂的程度。
這一發現是在科學家們將構造板塊置於計算機生成的破壞性地質力量的考驗中之後得出的。該模型顯示，當板塊進入地幔時它突然向下彎曲進而使其冷而脆的背部破裂。同時，彎曲改變了沿其底部的岩石的細粒結構，從而使其被削弱。結合起來，這些壓力沿着板塊的薄弱點擠壓它，這使它大部分保持完好無損的狀態，但會像一條滑溜溜的蛇一樣被分割開來。
這意味着板塊儘管變得摺疊和扭曲，但仍繼續被拉到下面。
據研究人員稱，該模型預測的情況跟日本的觀察結果相符。對太平洋構造板塊在日本地下俯衝的區域的研究發現了板塊向下彎曲的大裂縫，它們顯示了出下面有較弱物質的跡象。來自德克薩斯大學奧斯汀分校的Steve Grand進行的深層地震成像也揭示了日本地下地幔的構造形狀。
研究的論文共同作者、來自德克薩斯大學傑克遜地球科學學院的教授Thorsten Becker指出，這項研究不一定是關於俯衝板塊發生了什麼的結論，但它為解釋幾個重要的地質過程提供了一個令人信服的案例。
“這是計算地球科學力量的一個例子我們把地質學和岩石力學告訴我們正在發生的這兩個過程結合起來，我們學到了一些關於地球如何工作的一般物理學知識，這是我們所沒有想到的。作為一個物理學家，我覺得這很令人興奮，”Becker協助開發了這個模型，。
研究的主要作者、蘇黎世聯邦理工學院的地球物理學教授Taras Gerya補充稱，直到現在，地球物理學家還缺乏對構造板塊如何彎曲而不破裂的全面解釋。
當研究人員使用更熱的內部進行模擬時，事情變得有趣了，其跟早期地球類似。在這些模擬中，構造蛇段只進入地幔幾英里就斷裂了。這意味着俯衝作用會斷斷續續地發生，這就提出了現代板塊構造在過去10億年內才開始的可能性。
“就我個人而言，我認為有很多很好的論據證明板塊構造的歷史要長得多，但我們的模型所揭示的機製表明，事情可能對地幔的溫度比我們想象的更敏感，而且我認為，這可能導致有趣的新討論途徑，”Becker說道。