На кладбище тектонических плит Земли найдено нечто любопытное: придется переписать учебники

История Земли насчитывает более 4,5 миллиарда лет и за это время планета претерпела множество визуальных изменений. Столетиями ученые пытаются исследовать недра Земли, используя все возможные технологии. Ведущая теория предполагает, что у нашей планеты есть быстро текущая и хорошо перемешанная мантия, но теперь эта теория может быть пересмотрена, пишет Popular Science.

В новом исследовании команда из Утрехского университета в Нидерландах изучила пару затонувших "расстроенных" геологических островов, размером с континент и расположенных внутри кладбища тектонических плит Земли на глубине около 549 метров под поверхностью планеты.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Исследование ученых основано на тонах, генерируемых во время крупных землетрясений, заставляющих Землю вибрировать как гигантский колокол. Ученые изучают внутреннюю часть планеты, анализируя акустические сигнатуры этих колебаний. Эксперты также могут затем идентифицировать аномалии на основе того, находятся ли регионы в нестройном состоянии или их громкость затухает.

Более четверти века назад ученые обнаружили, что некоторые из их глубоких земных ревибраций указывают на существование двух подземных "суперконтинентов" в сотнях километров под Африкой и Тихим океаном. Тогда ученые не были уверены, являются ли эти образования, расположенные вблизи границы мантии и ядра, временными или существуют уже миллионы, а то и миллиарды лет.

По словам соавтора исследования, сейсмолога Арвена Деусса, эти два острова на самом деле окружены кладбищем тектонических плит, которые были перемещены в недра планеты с помощью субдукции. Отметим, что во время этого процесса тектоническая плита смещается под другую, заставляя ее опускаться.

Два субконтинента, а также любые другие области, вызывающие замедление сейсмических волн, известны как Большие провинции с низкой сейсмической скоростью, или LLSVP. Исследователи отмечают, одной из основных причин, по которым происходит акустическое замедление, является более высокая температура LLSVP в сравнении с окружающей средой.

В ходе нового исследования ученые сосредоточились на способности LLSVP "гасить" сейсмические волны — заставляя их терять энергию. Команда также уделила особое внимание тому, где тоны сейсмических волн становились расстроенными, а также на том, насколько громкими или тихими они становились во время своего путешествия недрами планеты.

По словам другого соавтора исследования, Суджании Талавера-Соза, вопреки их с коллегами ожиданиям, ученые обнаружили небольшое затухание LLSVP, из-за чего тоны звучали в этих областях очень громко. В то же время ученые обнаружили большое затухание в кладбище тектонических плит — здесь тоны звучали чрезвычайно тихо.

Результаты, полученные учеными, контрастировали с данными, полученными из верхней мантии Земли. Эти данные выглядели так, как и ожидалось: волны затухали из-за более высоких температур. Ученые сравнивают разницу с пробежкой в жаркую или холодную погоду: в жаркие дни бегуны, как правило, замедляются, а в прохладные — наоборот.

Далее ученые изучили минеральный состав LLSVP, в том числе и отдельных размеров зерен. Результаты исследования указывают на то, что размер зерен оказался "гораздо важнее". Отметим, что кладбища тектонических плит состоят из мелких зерен, образовавшихся после кристаллизации минералов во время каждого нисходящего движения формации вглубь планеты.

Более мелкие зерна означают гораздо большее их количество, а также большее количество крошечных зазоров между ними. Любые акустические волны, проходящие через эти формации, теряют энергию при прохождении через многочисленные границы зерен, что приводит к большему затуханию. Но поскольку два LLSVP давали очень мало затухания, их размеры зерен должны быть намного больше.

Авторы исследования отмечают, что более крупный размер зерен также указывает на то, что эти LLSVP, вероятно, намного древнее, чем считалось ранее. Команда считает, что им не менее 500 миллионов лет, а, возможно, и более 1 миллиарда. Результаты также указывают, что эти минеральные зерна значительно более жесткие, что позволяет им противостоять потоку мантии Земли, известному как конвекция мантии.

Любопытно, что эти открытия противоречат описаниям очень жидкой и хорошо перемешанной мантии, которые встречаются в большинстве учебников. Такая потенциально крупная сейсмологическая ревизия выходит далеко за рамки состава, возраста или движения LLSVP. Ученые считают, что понимание того, как эти массивные образования увеличиваются в размерах и взаимодействуют с окружающей средой, помогает лучше пролить свет на планетарную эволюцию Земли. Это также важно в разрезе внутренней работы и гор.