Почему одно полушарие Земли остывает быстрее другого? Оказалось, всё дело в «одеяле» из континентов

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Наука и космос

Мы привыкли думать о Земле как о едином, цельном шаре, который вращается в космосе. Но если заглянуть под поверхность — в её раскалённые недра, — картина оказывается куда сложнее. Наша планета — это не однородная сфера, а динамичная система с двумя очень разными «лицами». Недавнее исследование показало, что одно полушарие Земли теряет тепло значительно быстрее другого, и этот процесс, как выяснилось, уходит корнями в геологическое прошлое, насчитывающее сотни миллионов лет.

Так в чём же дело? Почему одна половина нашей планеты работает как термос, а другая — как гигантский радиатор?

«Одеяло» из континентов, вольная интерпретация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com
«Одеяло» из континентов и загадка земного тепла

Всё начинается с источника энергии — раскалённого ядра и мантии Земли. Этот внутренний жар не просто согревает планету изнутри; он приводит в движение литосферные плиты, формирует горы и океаны, создаёт магнитное поле, защищающее нас от космической радиации. Со временем этот внутренний двигатель остывает, но, как выяснили учёные из Университета Осло, делает это крайне неравномерно.

Причина кроется в простом, на первый взгляд, факте: континентальная кора значительно толще и плотнее океанической. Представьте себе массив суши, состоящий из Африки, Европы и Азии. Этот гигантский пласт работает как толстое одеяло, эффективно удерживая тепло, идущее из мантии. Он изолирует недра, замедляя их остывание.

А теперь посмотрим на противоположную сторону планеты — Тихоокеанское полушарие. Здесь доминирует огромное водное пространство, под которым скрывается относительно тонкая океаническая кора. Эта кора не способна так же хорошо удерживать тепло. Более того, она постоянно «охлаждается» гигантскими массами холодной океанской воды сверху. В результате тепло из недр рассеивается здесь гораздо интенсивнее. По сути, Тихий океан — это гигантское «окно», через которое наша планета сбрасывает излишки внутреннего жара.

Зависящее от времени распределение срединно-океанических хребтов и континентов приводит к значительным изменениям поверхностного теплового потока (a and b). Потери тепла из мантии Земли с течением времени, рассчитанные в соответствии с описанием в Section 2. Меридианы (60°W and 120°E), показанные пурпурным цветом, обозначают границу разделения Тихоокеанского и Африканского полушарий. (c) Распределения площади морского дна по возрасту, основанные на сетках возраста палео-океанического дна, сгенерированных согласно Karlsen et al. (2020). Цитирование: Karlsen, K. S., Conrad, C. P., Domeier, M., & Trønnes, R. G. (2021). Spatiotemporal variations in surface heat loss imply a heterogeneous mantle cooling history. Geophysical Research Letters, 48, e2020GL092119. https://doi.org/10.1029/2020GL092119
Автор: Karlsen, K. S. et al. Источник: agupubs.onlinelibrary.wiley.com
400 миллионов лет на перемотке: что показала модель

Чтобы прийти к таким выводам, учёные не просто измеряли температуру. Они создали сложную компьютерную модель, охватывающую невероятный промежуток времени — последние 400 миллионов лет. Это позволило заглянуть в эпоху, предшествующую существованию суперконтинента Пангеи.

Исследователи разделили виртуальную Землю на две части — условное «Африканское» полушарие (с массивами суши) и «Тихоокеанское». Затем они реконструировали движение континентов, возраст морского дна и рассчитали, сколько тепла теряла каждая точка планеты на протяжении всей этой эпохи.

Результаты оказались поразительными. За 400 миллионов лет Тихоокеанское полушарие остыло примерно на 50 Кельвинов (градусов по шкале Кельвина) сильнее, чем Африканское. Это прямое доказательство того, что география поверхности напрямую влияет на тепловую эволюцию всей планеты.

Тихоокеанский мантийный домен потерял значительно больше тепла, чем африканский, за последние 400 млн лет. (a) Накопленные потери тепла мантии (oceanic + continental) за последние 400 млн лет. Области над тихоокеанской и африканской LLSVP (Jason and Tuzo), с границами, определёнными по Torsvik et al. (2010), показаны синими и оранжевыми линиями. Пунктирные меридианы светлого цвета обозначают разделение Тихоокеанского и Африканского полушарий. (b) Экваториальный срез (пурпурная линия) показывает долготные вариации потерь тепла, а средние значения (чёрная линия) из области в пределах 30° от экватора показывают более плавные вариации. Столбцы указывают на приблизительные современные положения LLSVP Jason и Tuzo и прошлое положение Pangea. Цитирование: Karlsen, K. S., Conrad, C. P., Domeier, M., & Trønnes, R. G. (2021). Spatiotemporal variations in surface heat loss imply a heterogeneous mantle cooling history. Geophysical Research Letters, 48, e2020GL092119. https://doi.org/10.1029/2020GL092119
Автор: Karlsen, K. S. et al. Источник: agupubs.onlinelibrary.wiley.com
Тихоокеанский парадокс: остывает быстрее, но движется активнее?

Здесь-то и начинается самое интересное. Логика подсказывает: если мантия под Тихим океаном холоднее, то тектоническая активность там должна быть ниже. Ведь чем горячее и пластичнее мантия, тем легче по ней «скользят» литосферные плиты. Однако наблюдения показывают обратное: именно в Тихоокеанском регионе плиты движутся с самой высокой скоростью, образуя знаменитое «Огненное кольцо» — зону вулканов и землетрясений.

Звучит парадоксально, не так ли? Область, которая теряет тепло быстрее всего, демонстрирует признаки самой горячей мантии под ней. Как это возможно?

Ответ на эту загадку, скорее всего, кроется в ещё более далёком прошлом. Высокая скорость движения плит сегодня — это своего рода «эхо» былой, ещё более высокой температуры. Учёные предполагают, что когда-то очень давно, до Пангеи, на месте нынешнего Тихого океана мог существовать другой суперконтинент.

Этот гипотетический континент, как гигантская крышка, на протяжении миллионов лет не давал теплу вырваться наружу. Под ним мантия перегрелась до экстремальных температур. А затем, когда этот континент раскололся, накопленный жар начал стремительно выходить через образовавшуюся тонкую океаническую кору.

Таким образом, мы наблюдаем два процесса одновременно. С одной стороны, эта область стремительно остывает, теряя накопленную энергию. С другой — остаточного жара в мантии всё ещё настолько много, что он поддерживает высочайшую тектоническую активность на планете.

Расчётные скорости остывания мантии указывают на значительно большее остывание Тихоокеанского мантийного домена за последние 400 млн лет по сравнению с Африканским доменом. (a) Суммарные потери тепла мантии (oceanic + continental + hotspots) и их распределение между полушариями (определено в Figure 2). (b) Скорости остывания мантии рассчитываются из Equation 1 на основе баланса между потерями тепла (a) и источниками тепла (см. Section 3). (c) Кривые, показывающие температуры мантии относительно настоящего времени, полученные путём интегрирования скоростей остывания (b) обратно во времени. Цитирование: Karlsen, K. S., Conrad, C. P., Domeier, M., & Trønnes, R. G. (2021). Spatiotemporal variations in surface heat loss imply a heterogeneous mantle cooling history. Geophysical Research Letters, 48, e2020GL092119. https://doi.org/10.1029/2020GL092119
Автор: Karlsen, K. S. et al. Источник: agupubs.onlinelibrary.wiley.com
Что всё это значит для нас?

Исследование норвежских учёных — это не просто любопытный факт из геологии. Оно напоминает нам, что Земля — это единая, сложная система, где процессы на поверхности и в глубоких недрах неразрывно связаны. Расположение континентов, которое кажется нам статичным, на самом деле диктует тепловую судьбу всей планеты на миллионы лет вперёд.

Мы живём на поверхности мира, чей характер до сих пор формируется событиями, произошедшими в невообразимо далёком прошлом. И понимание этих древних процессов помогает нам лучше предсказывать будущее нашей удивительной и вечно меняющейся планеты.

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Обзор зарядного устройства Baseus Super GaN Desktop Charger 100W: GaN-транзисторы, 93% КПД и независимые порты

На рынке зарядных устройств Baseus давно зарекомендовал себя как производитель качественной и доступной продукции. Модель Super GaN Desktop Charger 100W — это настольное зарядное с...

Обзор смартфона POCO X8 Pro — что скрывается за заявленными характеристиками

POCO X8 Pro — современный смартфон среднего класса. В этой статье я расскажу, как прогнал его через синтетические тесты, проводил анализ поведения под длительной нагрузкой, оценивал...

История компании Sony: от радиоприемников до виртуальной реальности

Если посмотреть на историю Sony, можно заметить одну странную вещь. Эта компания постоянно оказывалась в нужном месте в нужное время. Но не потому что ей везло. А потому что она сама создавала эти...

Сколько на самом деле можно загружать белья в стиральную машину и чем грозит перегруз

Когда мы покупаем стиральную машину, первое, на что мы смотрим, помимо цены, — это цифра на наклейке. 5, 6, 7 или 8 килограммов. Кажется, что всё просто: купил машину на...

✦ ИИ  Как у динозавров появился встроенный в тело «кондиционер»?

Когда мы представляем динозавров, в воображении часто возникают гигантские существа, бродящие под палящим солнцем древней Земли. Но возникает логичный вопрос: как они вообще выживали в таком...

✦ ИИ  Почему не стоит оставлять зарядку в розетке, когда телефон уже не подключен

У меня есть несколько знакомых, которые принципиально не вытаскивают зарядки из розеток. Говорят: «Зачем мне каждый раз нагибаться, если я все равно через пару часов снова поставлю телефон». У...