Konveksi mantel atau arus konveksi mantel adalah proses sirkulasi arus magma di bawah bumi saat mentransfer panas inti ke litosfer sehingga lapisan-lapisan di kerak bumi mengalami pergerakkan.[1][2]Mantel dipanaskan dari bawah, didinginkan di atas atas, dan suhu keseluruhannya menurun dalam jangka waktu yang lama. Gaya konveksi mantel ini ditimbulkan karena adanya tekanan panas yang diciptakan oleh peluruhan radioaktif pada inti Bumi serta panas yang tersisa dari pembentukan Bumi.[3]
Arus konveksi dari inti luar bumi mentransfer magma panas (selama jutaan tahun) dan apung ke seluruh mantel dan litosfer pada batas lempeng dan titik panas. Bahan panas ini akhirnya cukup dingin untuk tenggelam kembali ke inti.[4] Arus konveksi juga mentransfer material yang lebih padat dan lebih dingin dari kerak bumi ke interior bumi melalui subduksi, meskipun radiasi energinya kecil karena radiasi matahari di permukaan dan bertambahnya jarak dari margin lempeng divergen.[5][6] Secara umum diyakini bahwa planet kebumian lain dan Bulan memiliki kesamaan dalam mantel.[7] Konveksi mantel dicirikan oleh bergeraknya lapisan litosfer di permukaan atas, yang merupakan proses yang pada akhirnya bertanggung jawab untuk pembentukan gempa bumi, pegunungan, dan gunung berapi di Bumi, Mars, dan Venus.[8][9][10]
Mekanisme
Ahli geologi memperdebatkan apakah konveksi mantel itu "utuh" atau "berlapis".
Konveksi mantel utuh menggambarkan proses daur ulang yang panjang dan panjang yang melibatkan mantel atas, zona transisi, mantel bawah. Dalam model ini, mantel membentuk konveksi dalam satu proses. Lempeng litosfer yang tersubduksi perlahan-lahan dapat tergelincir ke mantel atas dan jatuh ke zona transisi karena kerapatan dan kedinginan relatifnya. Selama jutaaan tahun, itu mungkin tenggelam lebih jauh ke mantel bawah. Arus konveksi kemudian dapat mengangkut material panas dan apung kembali melalui lapisan lain dari mantel. Beberapa dari material itu bahkan dapat muncul lagi sebagai litosfer lagi, karena tumpah ke kerak bumi melalui letusan gunung berapi atau penyebaran dasar laut.
Konveksi mantel berlapis menjelaskan dua proses. Bulu bahan mantel yang sangat panas dapat menggelembung dari mantel bawah dan memanaskan suatu wilayah di zona transisi sebelum jatuh kembali. Di atas zona transisi, konveksi dapat dipengaruhi oleh panas yang ditransfer dari mantel bawah serta arus konveksi diskrit di mantel atas yang didorong oleh subduksi dan penyebaran dasar laut. Viskositas meningkat dua hingga tiga kali lipat, yang menyebabkan kecepatan titk panas terhadap lempeng melambat dan peningkatan kelangsungan hidup heterogenitas kimia dalam mantel dan waktu rata-rata dengan kedalaman.[11]Bulu mantel yang berasal dari mantel atas dapat menyembur melalui litosfer sebagai titik panas.[5]
Planet lain
Telah diketahui bahwa semua planet berbatu (kebumian) di tata surya memiliki zona konvektif. Panas yang dihasilkan keluar dari interior planet menggerakkan aliran konvektif di mantel. Mantel sering kali merupakan bagian planet yang paling tebal dan/atau dan paling kaku dan oleh karena itu bertindak sebagai penghambat pengangkutan panas, sehingga menentukan laju pendinginan planet. Arus mantel mendorong aktivitas geologi yang mengubah permukaan planet melalui proses seperti vulkanisme, orogenesis, dan pergerakkan.
Di Bumi, arus konvektif utama di mantel diidentifikasi sebagai upwellings panas seperti bulu mantel, lempeng tenggelam dingin, dan gerakan lempeng tektonik di permukaan. Di planet kebumian lain di tata surya, arus mantel sebagian besar tersembunyi di bawah permukaan berbatu yang tetap diam dalam waktu yang relatif lama. Meskipun permukaan planet seperti itu tidak berpatisipasi dalam sirkulasi konvektif, mereka berubah bentuk sebagai respons terhadap arus mantel yang mendasarinya membentuk fitur geologi seperti korona, aliran lava vulkanik, dan kerutan. Selain itu, pertukaran material antara bagian dalam dan permukaan, misalnya melalui pelelehan dan vulkanisme, merupakan konsekuensi dari konveksi mantel dan kerak di atasnya. Ini juga berpengaruh terhadap evolusi interior planet lempeng tektonik.[12] Evolusi planet kebumian kemungkinan besar jauh dari kesetimbangan termal dan peka terhadap sejarah pembentukannya.[13] Konveksi mantel mengatur aktivitas geologi dan evolusi termal dan kimia planet kebumian dan memahami proses fisik konveksi planet selama miliaran tahun setelah pembentukannya.[14]
