11.03.2022
Внутренняя часть Земли не представляет собой однородную «стопку» слоев. Глубоко в достаточно объемном среднем слое лежат два колоссальных сгустка термохимического материала.
По сей день ученые до сих пор не знают, откуда взялись обе эти колоссальные структуры и почему они имеют такую разную высоту, но новый набор геодинамических моделей нашел возможный ответ на последнюю загадку.
Проведя сотни симуляций, авторы нового исследования пришли к выводу, что сгусток под африканским континентом менее плотный и менее стабильный, чем его аналог в Тихом океане, и поэтому он намного выше.
«Наши расчеты показали, что первоначальный объем капель не влияет на их высоту, — объясняет геолог Цянь Юань из Университета штата Аризона. — Высота пузырей в основном определяется их плотностью и вязкостью окружающей мантии».
Одним из основных слоев внутри Земли является горячая и слегка липкая масса, известная как мантия — слой силикатной породы, который находится между ядром нашей планеты и ее корой. Хотя мантия в основном твердая, в более длительных временных масштабах она ведет себя как смола .
Со временем столбы горячей магмы постепенно поднимаются сквозь мантию и, как считается, способствуют вулканической активности на поверхности планеты.
Тихоокеанские и африканские капли были впервые обнаружены в 1980-х годах. С научной точки зрения, эти «суперплюмы» известны как большие области с низкой скоростью сдвига (LLSVP).
Новое исследование показало: по сравнению с тихоокеанским LLSVP африканский LLSVP простирается примерно на 1000 километров выше, что подтверждает предыдущие оценки.
Эта огромная разница в высоте предполагает, что обе капли имеют разный состав. Однако неясно, как это влияет на окружающую мантию.
Возможно, например, менее стабильная природа африканского отвала может объяснить, почему в некоторых регионах континента наблюдается такой интенсивный вулканизм. Это также может повлиять на движение тектонических плит, плавающих в мантии.
Другие сейсмические модели показали, что африканский LLSVP простирается на 1500 километров над внешним ядром, тогда как тихоокеанский LLSVP достигает максимальной высоты 800 километров.
В лабораторных экспериментах, направленных на то, чтобы воспроизвести внутреннюю часть Земли, африканский и тихоокеанский столбы колеблются вверх и вниз через мантию.
Авторы этого исследования говорят, что это подтверждает их интерпретацию того, что африканский LLSVP, вероятно, нестабилен, и то же самое может произойти с тихоокеанским LLSVP, хотя модели этого не показали.
Во-первых, сваи состоят из пододвинутых тектонических плит , которые соскальзывают в мантию, перегреты и постепенно падают вниз, способствуя образованию пузырей.
Другая теория состоит в том, что капли являются остатками древнего столкновения между Землей и протопланетой Тея, благодаря которой появилась наша Луна.
Теории также не исключают друг друга. Например, возможно, Тея вложила больше в одну каплю; это может быть одной из причин, почему сегодня они выглядят так по-другому.
«Наше сочетание анализа результатов сейсморазведки и геодинамического моделирования позволяет по-новому взглянуть на природу крупнейших структур Земли в недрах и их взаимодействие с окружающей мантией, — говорит Юань. — Эта работа имеет далеко идущие последствия для ученых, пытающихся понять современное состояние и эволюцию глубинной структуры мантии, а также природу мантийной конвекции».
Исследование было опубликовано в журнале Nature Geoscience .
Нет комментариев