Нові моделі можуть пояснити появу двох дивних щільних структур над ядром Землі. Дані вказують, що їхнє походження пов’язане з ранньою історією планети.
Вчені наблизилися до розгадки походження двох гігантських щільних зон, прихованих глибоко під поверхнею Землі. Йдеться про так звані великі провінції з низькою швидкістю зсуву (LLSVP) — масивні структури над ядром планети, які десятиліттями залишалися однією з найбільших геологічних таємниць. Про це повідомило видання Science Alert.
LLSVP — величезні ділянки найнижчої мантії, виявлені у 1980-х роках за допомогою сейсмічних хвиль. Одна з них розташована під Африкою, інша — під Тихим океаном. Сейсмічні хвилі проходять через ці зони значно повільніше, ніж через навколишню мантію, що свідчить про їхній інший хімічний склад. Відомо також, що африканська «пляма» пов’язана зі зниженням інтенсивності магнітного поля над Атлантикою.
Раніше серед популярних гіпотез розглядалися залишки давніх тектонічних плит або наслідки зіткнення із гіпотетичною планетою Тейя. Нове дослідження пропонує іншу версію: матеріал міг просочитися з ядра, коли рання Земля ще була розпеченою та покритою океаном магми.
Команда геодинаміків під керівництвом Йошінорі Міядзакі з Університету Ратґерса перевірила існуючі гіпотези, порівнявши їх із моделями формування Землі. Виявилося, що сценарій первинного магматичного океану не пояснює кількість феропериклазу, яку показують сейсмічні дані.
Тому фахівці змоделювали процес охолодження планети з урахуванням можливого витоку легших компонентів із ядра. Симуляції показали, що легкі сполуки — зокрема оксид магнію та діоксид кремнію — могли швидше кристалізуватися та виринати з ядра, потрапляючи до магматичного океану. Там вони змінювали хімічний склад речовини, сприяючи утворенню силікатних мінералів — бриджманіту та сейфертиту, залишаючи низький рівень феропериклазу. Саме такі співвідношення сьогодні фіксують сейсмічні дані.
Згодом цей матеріал міг збиратися у великі щільні маси, які збереглися протягом 4,5 мільярда років і нині називаються LLSVP. Поруч із ними виявляють зони наднизької швидкості (ULVZ), що додатково підтверджує складну будову межі між ядром і мантією.
На думку Міядзакі, розуміння природи цих структур може пролити світло не лише на минуле Землі, а й на умови, що зробили її придатною для життя. Якщо LLSVP та ULVZ впливали на формування тектонічних плит, це може пояснити, чому геологічна еволюція Землі пішла іншим шляхом, ніж на інших планетах Сонячної системи.
LLSVP — це абревіатура від «Large Low-Shear-Velocity Province», тобто «Великі провінції з низькою швидкістю зсуву». LLSVP можуть впливати на тектоніку плит, магматизм і навіть магнітне поле планети, тобто це як величезні «краплі» або «шари» старого матеріалу, який лишився на дні мантії ще з давніх часів.
Про це простіше: Це гігантські щільні зони в найглибшій частині мантії Землі, прямо над ядром. Вони дуже великі — кожна може покривати кілька тисяч кілометрів. Сейсмічні хвилі проходять через них повільніше, ніж через навколишню мантію. Це означає, що матеріал там інший за складом і щільністю. Одна така зона знаходиться під Африкою, інша — під Тихим океаном. Вчені вважають, що вони можуть бути залишками давніх процесів ранньої Землі, коли ядро і мантія ще формувалися.
Спрощена схема Землі з LLSVP та ULVZ:
Кора – зовнішній твердий шар, на якому ми живемо.
Мантія – розпечена, в’язка речовина під корою; верхня мантія рухається, формуючи плити, нижня містить LLSVP.
LLSVP – великі щільні “плями” у нижній мантії, які повільно пропускають сейсмічні хвилі.
ULVZ – тонкі зони прямо на межі ядра й мантії, ще повільніше пропускають хвилі.
Ядро – зовнішнє рідке (створює магнітне поле) і внутрішнє тверде. Стрілки ↑ ↓ у мантії – це конвекційні потоки, гарячий матеріал піднімається, холодніший опускається.
LLSVP «направляють» потоки магми, тому вони впливають на формування вулканів і тектоніку плит.
ULVZ на межі ядра/мантії теж змінюють рух магми, підсилюючи складну будову нижньої мантії.
«Навіть маючи дуже мало підказок, ми починаємо будувати історію, яка має сенс. Це дослідження дає нам трохи більше впевненості в тому, як еволюціонувала Земля і чому вона така особлива», — зазначив Міядзакі.
Нагадаємо, нове дослідження також показало, що на місці Африки у майбутньому можуть утворитися два континенти, розділені новим океаном. Джерело