Невероятная сила деформирует внутренние слои Земли: во всем винят "призрачный шлейф" планеты

Земля выбрасывает в космос примерно 47 тераватт тепла — ничтожно мало в сравнении с солнечным излучением, но жизненно важно для тектоники плит, вулканов и магнитного поля. Обычно считается, что этот поток медленно поднимается за счет конвекции мантии, подобно пару, просачивающемуся сквозь густой суп. Однако результаты нового исследования опровергают эту теорию, пишет Фокус.

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

Новое исследование, проведенное командой из Университета нефти и минералов имени короля Фахда, предполагает, что часть тепла проходит по скоростным каналам, известным как колонны мантийных плюмов. Отметим, что эта концепция впервые была предложена Джейсоном Морганом еще в 1971 году.

Теперь исследователи сообщают о первом "призрачном шлейфе" без каких-либо признаков поверхностного вулканизма, скрывающемся под восточными пустынями Омана. В ходе исследования ведущий автор Симоне Пилия с коллегами проанализировали тысячи сигналов землетрясений и назвал погребенную колонну плюмом Дани в честь своего сына.

Известно, что типичные плюмы достигают поверхности и формируют такие геологические образования, как Гавайи или Йеллоустон, но в Омане нет свежих лавовых полей. Это отсутствие делает плюм Дани призраком: достаточно горячим, чтобы размягчить породу, но недостаточно горячим, чтобы пробить толстый континентальный слой.

По словам Пилия, чем больше доказательств они с коллегами собирали, тем больше убеждались, что перед ними ни что иное, как плюм. Команда проследила столб до глубины не менее 660 километров, где сейсмические волны замедлялись, образуя аккуратный цилиндр шириной около 200 километров. Независимые проверки также показали, что переходная зона мантии деформировалась вниз на глубине 410 километров и снова поднялась на глубине 660 километров, что дает классический тепловой след поднимающегося материала.

Команда использовала метод сейсмической томографии — земной аналог компьютерной томографии, который преобразует колебания землетрясения в трехмерные карты скоростей. Повышение температуры примерно на 93°C может снизить скорость поперечных волн примерно на 3%.

Результаты указывают на то, что в Омане скорость поперечных волн внутри столба снизилась на эту величину, что указывает на избыточную температуру примерно в 93–260°C. Этого достаточно, чтобы размягчить перидотит, но все еще ниже порога плавления под литосферой толщиной 209 километров.

Ученые также отмечают, что и без лавы существуют поверхностные признаки этого явления. Плато Салма на востоке Омана поразительно высоко, его высота превышает 1980 метров, несмотря на незначительное сокращение земной коры.

GPS-навигация и исследования береговой линии показывают, что побережье продолжает подниматься со скоростью менее 0,1 сантиметра в год. Простейшее объяснение этому — динамическая поддержка со стороны горячей, плавучей мантии на глубине. К слову, аналогичное поднятие наблюдается и в районе Йеллоустона, где известный плюм питает долгоживущую вулканическую и гидротермальную активность на западе Америки.

Команда также использовала геологические реконструкции, указывающие на то, что плюм Дани под Индийскую плиту около 40 миллионов лет назад, что совпадает с небольшим изгибом траектории движения Индии на восток. Пилия с коллегами утверждают, что вязкое сопротивление потока плюма подталкивало плиту, словно скрытая рука.

Плюм Дани также имеет значение для теплового баланса Земли. Чем больше подобных ему столбов обходят медленную конвекцию мантии, тем больше тепла, чем ожидалось, поступает непосредственно из ядра, потенциально сокращая оценки того, как долго может продолжать работать внутреннее динамо.

Исследование опубликовано в журнале Earth and Planetary Science Letters, Earth.com.