Исследования-близнецы дают первые объяснения границы в мантии Земли

Геологи из Университета Мэриленда представили два новых исследования, предлагающих объяснения существования границы в мантии Земли на глубине около 1 мегаметра (1000 км). Одно исследование указывает на увеличение вязкости пород ниже этой границы, а другое — на изменение их химического состава и плотности.

Эти работы впервые дают детальное объяснение, почему крупные геологические структуры, такие как погружающиеся плиты и восходящие плюмы, ведут себя по-разному по разные стороны от этой глубины. Существование границы давно предполагалось, поскольку многие океанические плиты останавливаются на этой отметке, а мантийные плюмы отклоняются в стороны при её прохождении.

"Изучение анатомии мантии говорит нам о том, как работает глубинные недра Земли и какие механизмы стоят за мантийной конвекцией", — отметил соавтор исследования в Science Advances Николас Шмерр. Эта конвекция является тепловым двигателем, который управляет тектоникой плит на поверхности и, в конечном счете, приводит к землетрясениям и извержениям вулканов.

В исследовании, опубликованном в Science Advances, учёные с помощью компьютерного моделирования показали, что поведение плит лучше всего объясняется увеличением доли плотного, богатого кремнием базальта в нижней мантии (ниже 1000 км). В работе, вышедшей в Science, анализ гравитационных данных и формы Земли указал на скачок вязкости на той же глубине: породы ниже границы становятся более вязкими и сопротивляются течению.

"Хотя мы объясняем одну загадку — поведение плюмов и плит, — наши результаты приводят к новой дилемме", — сказал соавтор статьи в Science Ведран Лекич. Учёные планируют совместную работу, чтобы выяснить, являются ли результаты исследований совместимыми, то есть является ли нижняя мантия одновременно и более плотной, и более вязкой.