L’astenosfera è una parte del mantello superiore appena sotto la litosfera che è coinvolta nel movimento della tettonica a placche e negli aggiustamenti isostatici. Il confine litosfera-astenosfera è convenzionalmente preso all’isoterma di 1300 °C. Al di sotto di questa temperatura (più vicino alla superficie) il mantello si comporta rigidamente; al di sopra di questa temperatura (più in profondità sotto la superficie) agisce in modo duttile.
Le onde sismiche passano relativamente lentamente attraverso l’astenosfera rispetto al mantello litosferico sovrastante, perciò è stato chiamato zona a bassa velocità (LVZ), anche se i due non sono la stessa cosa.Questa è stata l’osservazione che originariamente ha messo in guardia i sismologi sulla sua presenza e ha dato alcune informazioni sulle sue proprietà fisiche, poiché la velocità delle onde sismiche diminuisce con il diminuire della rigidità.Questa diminuzione della velocità delle onde sismiche dalla litosfera all’astenosfera potrebbe essere causata dalla presenza di una percentuale molto piccola di fusione nell’astenosfera. Il limite inferiore della LVZ si trova ad una profondità di 180-220 km, mentre la base dell’astenosfera si trova ad una profondità di circa 700 km.
Nel mantello oceanico, la transizione dalla litosfera all’astenosfera (il LAB) è meno profonda che nel mantello continentale (circa 60 km in alcune vecchie regioni oceaniche) con un forte e grande calo di velocità (5-10%). In corrispondenza delle dorsali medio-oceaniche, il LAB sale fino a pochi chilometri dal fondo dell’oceano.
Si ritiene che la parte superiore dell’astenosfera sia la zona in cui si muovono le grandi placche litosferiche rigide e fragili della crosta terrestre. A causa delle condizioni di temperatura e pressione nell’astenosfera, la roccia diventa duttile, muovendosi a tassi di deformazione misurati in cm/anno su distanze lineari di migliaia di chilometri. In questo modo, scorre come una corrente di convezione, irradiando calore verso l’esterno dall’interno della Terra. Sopra l’astenosfera, alla stessa velocità di deformazione, la roccia si comporta elasticamente e, essendo fragile, può rompersi, causando faglie. Si pensa che la litosfera rigida “galleggi” o si muova sull’astenosfera che scorre lentamente, permettendo il movimento delle placche tettoniche.