|
Выявили древние острова глубоко в земной мантии
|
|
|
|
Глубоко в земной мантии спрятаны два огромных "острова" размером с континент. Новое исследование, проведенное Утрехтским университетом, показывает, что в этих регионах не только жарче, чем на окружающем кладбище холодных затонувших тектонических плит, но и что они должны быть древними: им по меньшей мере полмиллиарда лет, а возможно, и больше.
|
|
|
|
Эти наблюдения противоречат идее о хорошо перемешанной и быстротекущей мантии Земли, теории, которая подвергается все большему сомнению. "В мантии Земли текучесть меньше, чем принято считать". Это исследование было опубликовано 22 января 2025 года в журнале Nature.
|
|
|
|
Сильные землетрясения заставляют всю Землю звенеть, как колокол, разными тонами, совсем как музыкальный инструмент. Сейсмологи изучают земные недра, исследуя, насколько эти тоны "не в ладах", потому что колебания всей Земли будут звучать не в ладу или менее громко, когда они столкнутся с аномалиями.
|
|
|
|
Таким образом, сейсмологи смогут делать снимки внутренней части нашей планеты точно так же, как больничный врач может "видеть" ваше тело насквозь с помощью рентгеновских лучей.
|
|
|
|
В конце прошлого века анализ этих колебаний показал существование двух подземных "суперконтинентов": одного под Африкой, а другого под Тихим океаном, оба скрыты более чем на две тысячи километров под поверхностью Земли.
|
|
|
|
|
|
|
"Никто не знает, что это такое, и являются ли они лишь временным явлением, или же они существуют миллионы или, возможно, даже миллиарды лет", - говорит Арвен Дейсс, сейсмолог и профессор структуры и состава недр Земли в Утрехтском университете в Нидерландах.
|
|
|
|
"Эти два больших острова окружены кладбищем тектонических плит, которые были перенесены туда в результате процесса, называемого "субдукцией", когда одна тектоническая плита опускается под другую плиту и опускается от поверхности Земли на глубину почти в три тысячи километров".
|
|
|
|
"Мы уже много лет знаем, что эти острова расположены на границе между ядром Земли и мантией. И мы видим, что сейсмические волны там замедляются". Поэтому ученые-землеведы называют эти регионы "Крупными провинциями с низкой скоростью сейсморазведки" или LLSVPs.
|
|
|
|
"Волны замедляются, потому что в воде жарко, точно так же, как в жаркую погоду вы не можете бежать так быстро, как в холодную".
|
|
|
|
Дейсс и ее коллега Суджания Талавера-Соза очень хотели узнать больше об этих регионах.
|
|
|
|
"Мы добавили новую информацию, так называемое "затухание" сейсмических волн, которое представляет собой количество энергии, теряемой волнами при прохождении через Землю. Чтобы сделать это, мы не только исследовали, насколько сильно тоны были фальшивыми, но и изучили громкость их звучания".
|
|
|
|
Талавера-Соза добавляет: "Вопреки нашим ожиданиям, мы обнаружили незначительное затухание в LLSVPs, из-за чего звуки там звучали очень громко. Но мы обнаружили значительное затухание на кладбище холодных плит, где звуки звучали очень тихо.
|
|
|
|
"В отличие от верхней мантии, где мы обнаружили именно то, что ожидали: здесь жарко, а волны затухают. Точно так же, когда на улице жаркая погода и вы выходите на пробежку, вы не только замедляетесь, но и устаете больше, чем когда на улице холодно".
|
|
|
|
Их коллега Лора Кобден, специализирующаяся на минералах, которые мы находим глубоко под Землей, предложила изучить размер зерен LLSVP. По словам их американского коллеги Ульриха Фаула, температура сама по себе не может объяснить отсутствие высокого демпфирования в LLSVP.
|
|
|
|
Дьюсс сказал: "Размер зерен гораздо важнее. Опускающиеся тектонические плиты, которые в конечном итоге оказываются на кладбище плит, состоят из мелких зерен, потому что они перекристаллизовываются на своем пути вглубь Земли.
|
|
|
|
"Малый размер зерен означает большее количество зерен и, следовательно, большее количество границ между зернами. Из-за большого количества границ между зернами на кладбище плит мы наблюдаем большее затухание, поскольку волны теряют энергию на каждой границе, которую они пересекают. Тот факт, что LLSVP обладают очень слабым демпфированием, означает, что они должны состоять из гораздо более крупных зерен."
|
|
|
|
Эти минеральные зерна не растут за одну ночь, что может означать только одно: LLSVP намного старше, чем окружающие кладбища каменных плит. Более того, LLSVP, с их гораздо более крупными строительными блоками, очень прочные. Следовательно, они не участвуют в мантийной конвекции (течении в мантии Земли).
|
|
|
|
Таким образом, вопреки тому, чему нас учат учебники географии, мантия также не может быть хорошо перемешана. Талавера-Соза говорит: "В конце концов, LLSVP должны быть способны так или иначе пережить мантийную конвекцию".
|
|
|
|
Знание мантии Земли необходимо для понимания эволюции нашей планеты. "А также для понимания других явлений на поверхности Земли, таких как вулканизм и горообразование", - добавляет Дейсс.
|
|
|
|
"Мантия Земли является двигателем, который управляет всеми этими явлениями. Возьмем, к примеру, мантийные шлейфы, которые представляют собой большие пузыри горячего вещества, поднимающиеся из глубин Земли, как в лавовой лампе. "Как только они, наконец, достигают поверхности, они вызывают вулканизм, как под Гавайями. "И мы думаем, что эти мантийные шлейфы возникают на краях LLSVPs".
|
|
Сильные землетрясения
|
|
|
|
В такого рода исследованиях сейсмологи хорошо используют колебания, вызванные действительно сильными землетрясениями, предпочтительно землетрясениями, происходящими на большой глубине, такими как великое землетрясение в Боливии в 1994 году.
|
|
|
|
"Это событие так и не попало в газеты, поскольку произошло на большой глубине - 650 км - и, к счастью, не привело к каким-либо разрушениям или жертвам на поверхности Земли", - объясняет Дейсс.
|
|
|
|
Все колебания Земли, или тональные сигналы, математически описаны таким образом, что мы можем легко "прочитать" затухание (т.е. насколько громким является колебание), обусловленное определенной структурой, и отделить его от скорости волны (т.е. насколько оно не соответствует настроению).
|
|
|
|
"Что впечатляет, поскольку затухание сигнала составляет лишь одну десятую от общего объема информации, которую мы можем извлечь из этих колебаний". Для такого рода исследований нет необходимости ждать, пока произойдет еще одно землетрясение. Данные о предыдущих землетрясениях не менее полезны.
|
|
|
|
"Мы можем вернуться к 1975 году, потому что с этого года сейсмометры стали достаточно хороши, чтобы выдавать нам данные такого высокого качества, которые могут быть полезны для наших исследований".
|
|
|
|
Источник
|
