Ученые нашли доказательства невероятного процесса, меняющего планету
Глубины планеты скрывают множество тайн, но некоторые из них способны изменить наше понимание того, как Земля стала пригодной для жизни.
Новое исследование, опубликованное в Nature Geoscience, предлагает смелую гипотезу: гигантские аномалии на границе ядра и мантии — не случайные образования, а результат древних процессов, происходивших в первые эпохи существования планеты, пишет Pravda.Ru.
Согласно этой модели, материал из металлического ядра миллиарды лет просачивался в силикатную мантию, запуская цепь геологических событий, которые могли сформировать современную атмосферу и условия для жизни.
На глубине примерно 2900 километров от поверхности проходит ключевая граница — слой, где каменистая мантия встречается с жидким внешним ядром, состоящим главным образом из железа. В этой зоне давно обнаружены две необычные структуры огромных размеров, которые не вписывались в традиционные представления о внутреннем строении планеты. Они ведут себя подобно скрытым «подземным континентам», хотя находятся глубоко в недрах.
Эти образования подразделяются на два типа: крупные провинции с низкими скоростями сдвига (LLSVP) и зоны сверхнизких скоростей (ULVZ). Первые — гигантские скопления плотных и горячих пород, расположенные под Африкой и Тихим океаном. Вторые — тонкие расплавленные области возле ядра, замедляющие прохождение сейсмических волн. Их уникальная реакция на вибрации позволяет предположить, что они имеют иной химический состав и температуру по сравнению с окружающей мантией.
Согласно классическим теориям, ранняя Земля была покрыта глобальным океаном магмы, который постепенно остывал. Остывание должно было сформировать строгую химическую стратификацию, подобную слоям при замерзании насыщенного раствора. Но десятки лет сейсмических наблюдений показывали, что структура мантии гораздо более хаотична: LLSVP и ULVZ образуют неравномерные скопления без чётких границ. Полученные данные указывали, что существующей теории недостаёт важного элемента.
Учёные предположили, что металлическое ядро Земли не всегда было стабильным и непроницаемым слоем. В течение миллиардов лет лёгкие элементы — кремний, магний и другие компоненты — могли покидать ядро, мигрируя в мантию. Постепенное взаимодействие двух сфер создавало химическую неоднородность, из которой и формировались структуры LLSVP и ULVZ.
Этот процесс напоминал многовековой обмен веществами между двумя кардинально разными средами. Он мог менять плотность пород, локальную температуру, скорость сдвига и даже влиять на работу магнитного динамо, благодаря которому Земля защищена от космической радиации. Таким образом, глубинная химическая динамика становилась не просто геологическим фактором, а важным механизмом, влияющим на возможность существования жизни на поверхности.
Некоторые исследователи допускают, что обмен веществами между ядром и мантией может не прекращаться. Речь идёт о медленных процессах, которые занимают миллионы лет, но продолжают влиять на тепловой баланс и рабочий механизм магнитного поля.