Под нами целый мир? Сейсмическое исследование нашло древние «острова» в земной мантии

В глубинах нашей планеты, там, где заканчивается привычный мир и начинается царство сверхвысоких температур и давления, скрываются загадочные образования — два гигантских «острова» в мантии Земли. Эти структуры, по размерам сопоставимые с целыми континентами, не просто горячее своего окружения, они ещё и поразительно древние. Новое исследование, проведенное учеными Утрехтского университета, ставит под сомнение привычные представления о динамике мантии и ее перемешивании. Так что же это за таинственные образования, и как они меняют наше понимание Земли?

Сейсмическая «томография»: как заглянуть внутрь Земли?

Представьте себе, что Земля — это огромный колокол. Когда происходят сильные землетрясения, она начинает звенеть, издавая колебания на разных тонах. Сейсмологи, словно опытные музыканты, «прислушиваются» к этим тонам. Исследуя, как эти волны распространяются через недра Земли, а именно — как их звучание искажается при встрече с неоднородностями, они могут «заглянуть» внутрь планеты. Этот метод, аналогичный медицинской рентгенографии, позволяет выявить аномалии и составить карту внутреннего строения Земли.

Именно благодаря сейсмической «томографии» в конце прошлого века были обнаружены два «суперконтинента» — «острова», расположенные на глубине более двух тысяч километров, один под Африкой, другой под Тихим океаном. Эти образования, известные как «Крупные провинции с низкой скоростью сейсмических волн» (LLSVPs), стали предметом пристального изучения.

Почему они такие странные?

Сейсмические волны, проходя через LLSVP, замедляются. Это говорит о том, что эти области горячее окружающего вещества мантии. Но как долго они там находятся? И почему не перемешиваются с мантией, как должно было бы происходить, если бы она была однородной текучей средой?

Здесь на помощь приходят новые методы исследования — изучение «затухания» сейсмических волн, то есть потери ими энергии при прохождении через земные недра. Анализ показал неожиданный результат: LLSVP почти не затухают, в отличие от окружающих их «кладбищ» холодных, субдуцировавших плит — погруженных в мантию остатков тектонических плит.

Зерна мантии: ключ к разгадке

Ключ к пониманию этой загадки оказался в строении минералов, из которых состоит мантия. Оказывается, чем меньше зерно минерала, тем больше границ между ними, и тем больше энергия волны теряется на этих границах. Холодные субдуцировавшие плиты состоят из мелких зерен, а LLSVP, наоборот, из очень крупных.

Этот факт говорит о том, что LLSVP не просто горячие — они ещё и очень древние. Минеральные зерна растут долго, поэтому их крупный размер свидетельствует о том, что эти структуры существуют в мантии Земли как минимум полмиллиарда лет, а возможно, и гораздо дольше. Более того, их структура делает их более жесткими и неподвижными, чем окружающая мантия.

Мантия не так проста, как кажется

Эти открытия бросают вызов устоявшимся представлениям о мантии Земли. Если LLSVP такие древние и неподвижные, то мантия не может быть однородной текучей средой, которая постоянно перемешивается. Эти «острова», по сути, являются обособленными структурами, способными выживать в условиях мантийной конвекции.

Изучение мантии Земли имеет огромное значение для понимания эволюции нашей планеты. Именно в мантии кроются ключи к разгадке таких явлений, как вулканизм, горообразование и формирование рельефа. Из глубин мантии, например, берут начало так называемые мантийные плюмы — потоки горячего вещества, которые, достигая поверхности, приводят к извержениям вулканов. И, похоже, что эти плюмы могут зарождаться на краях LLSVP.

Исследования продолжаются

Новые открытия о мантии Земли — это лишь начало пути. Сейсмические исследования и анализ геологических данных открывают перед нами новые горизонты познания. И, возможно, совсем скоро мы узнаем ещё больше о тайнах, которые скрывают недра нашей планеты, и пересмотрим привычные представления об её устройстве и эволюции. А пока, мы можем только восхищаться сложностью и красотой этого гигантского «колокола», который продолжает звенеть, раскрывая свои секреты внимательным исследователям.