На кладовищі тектонічних плит Землі знайдено щось цікаве: доведеться переписати підручники

Історія Землі налічує понад 4,5 мільярда років і за цей час планета зазнала безліч візуальних змін. Століттями вчені намагаються досліджувати надра Землі, використовуючи всі можливі технології. Провідна теорія припускає, що наша планета має мантію, яка швидко протікає і добре перемішана, але тепер ця теорія може бути переглянута, пише Popular Science.

У новому дослідженні команда з Утрехського університету в Нідерландах вивчила пару затонулих "засмучених" геологічних островів, розміром з континент і розташованих усередині кладовища тектонічних плит Землі на глибині близько 549 метрів під поверхнею планети.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Дослідження вчених ґрунтується на тонах, що генеруються під час великих землетрусів, які змушують Землю вібрувати як гігантський дзвін. Вчені вивчають внутрішню частину планети, аналізуючи акустичні сигнатури цих коливань. Експерти також можуть потім ідентифікувати аномалії на основі того, чи перебувають регіони в нестрункому стані, чи їхня гучність загасає.

Понад чверть століття тому вчені виявили, що деякі з їхніх глибоких земних ревібрацій вказують на існування двох підземних "суперконтинентів" за сотні кілометрів під Африкою і Тихим океаном. Тоді вчені не були впевнені, чи є ці утворення, розташовані поблизу кордону мантії та ядра, тимчасовими, чи існують уже мільйони, а то й мільярди років.

За словами співавтора дослідження, сейсмолога Арвена Деусса, ці два острови насправді оточені кладовищем тектонічних плит, які були переміщені в надра планети за допомогою субдукції. Зазначимо, що під час цього процесу тектонічна плита зміщується під іншу, змушуючи її опускатися.

Два субконтиненти, а також будь-які інші області, що викликають уповільнення сейсмічних хвиль, відомі як Великі провінції з низькою сейсмічною швидкістю, або LLSVP. Дослідники зазначають, однією з основних причин, через які відбувається акустичне уповільнення, є вища температура LLSVP порівняно з навколишнім середовищем.

Під час нового дослідження вчені зосередилися на здатності LLSVP "гасити" сейсмічні хвилі — змушуючи їх втрачати енергію. Команда також приділила особливу увагу тому, де тони сейсмічних хвиль ставали розлагодженими, а також тому, наскільки гучними або тихими вони ставали під час своєї подорожі надрами планети.

За словами іншого співавтора дослідження, Суджанії Талавера-Соза, всупереч їхнім з колегами очікуванням, вчені виявили невелике загасання LLSVP, через що тони лунали в цих областях дуже голосно. Водночас науковці виявили велике загасання в кладовищі тектонічних плит — тут тони звучали надзвичайно тихо.

Результати, отримані вченими, контрастували з даними, отриманими з верхньої мантії Землі. Ці дані виглядали так, як і очікувалося: хвилі загасали через вищі температури. Науковці порівнюють різницю з пробіжкою в спекотну або холодну погоду: у спекотні дні бігуни, як правило, сповільнюються, а в прохолодні — навпаки.

Далі вчені вивчили мінеральний склад LLSVP, зокрема й окремих розмірів зерен. Результати дослідження вказують на те, що розмір зерен виявився "набагато важливішим". Зазначимо, що кладовища тектонічних плит складаються з дрібних зерен, що утворилися після кристалізації мінералів під час кожного низхідного руху формації вглиб планети.

Більш дрібні зерна означають набагато більшу їх кількість, а також більшу кількість крихітних проміжків між ними. Будь-які акустичні хвилі, що проходять через ці формації, втрачають енергію при проходженні через численні межі зерен, що призводить до більшого загасання. Але оскільки два LLSVP давали дуже мало загасання, їхні розміри зерен мають бути набагато більшими.

Автори дослідження зазначають, що більший розмір зерен також вказує на те, що ці LLSVP, ймовірно, набагато давніші, ніж вважалося раніше. Команда вважає, що їм щонайменше 500 мільйонів років, а, можливо, і понад 1 мільярд. Результати також вказують, що ці мінеральні зерна значно жорсткіші, що дозволяє їм протистояти потоку мантії Землі, відомому як конвекція мантії.

Цікаво, що ці відкриття суперечать описам дуже рідкої й добре перемішаної мантії, які зустрічаються в більшості підручників. Така потенційно велика сейсмологічна ревізія виходить далеко за рамки складу, віку або руху LLSVP. Вчені вважають, що розуміння того, як ці масивні утворення збільшуються в розмірах і взаємодіють з навколишнім середовищем, допомагає краще пролити світло на планетарну еволюцію Землі. Це також важливо в розрізі внутрішньої роботи та гір.

Раніше Фокус писав про те, що вчені показали перший суперконтинент: зник з лиця Землі 2,8 млрд років тому.