«Динамический дуэт» разработал модель строения недоступных глубин Земли
Исследователи из Университета штата Аризона создали новую модель внутреннего строения Земли, которая объединяет прошлые данные и гипотезы в целостную картину, объясняющую движение мантии.
«За последние два или три года в журналах Science и Nature вышло много статей о глубокой мантии от сейсмологов и физиков минералов, и ситуация становится очень запутанной, потому что между разными работами есть противоречия», — отмечает сейсмолог Эд Гарнеро, доцент Школы исследования Земли и космоса Университета штата Аризона. «Но мы обнаружили, что существует единая модель, которая совместима со всеми этими различными находками», — добавляет он.
Гарнеро совместно с геодинамиком, доцентом Алленом Макнамарой, обобщили информацию для своей статьи, которая будет опубликована 2 мая в журнале Science. Учёные представляют историю о химически сложных внутренних слоях Земли. Эта модель резко контрастирует с парадигмой, доминировавшей последние десятилетия, согласно которой мантия однородна и хорошо перемешана.
Ключевым аспектом новой модели является существование термохимических скоплений. По обе стороны от ядра Земли находятся два огромных, химически отличных, плотных «скопления» материала толщиной в сотни километров — одно под Тихим океаном, другое под Атлантическим океаном и Африкой. Эти скопления соответствуют крупным провинциям с крайне низкой скоростью сдвиговых волн у основания мантии.
В этих термохимических скоплениях слоистость соответствует новой высокобарической фазе самого распространённого минерала нижней мантии — пост-перовскиту. Этот материал образуется под экстремальным давлением, вызывающим перестройку атомов. На глубине в несколько сотен километров над ядром атомы пород могут переходить в эту новую структуру, что согласуется с резкими изменениями скорости сейсмических волн, которые сейсмологи наблюдают десятилетиями.
Эти мощные скопления играют ключевую роль в конвекционных потоках. Ультранизкоскоростные зоны расположены ближе всего к краям скоплений, где находятся самые горячие области мантии. По их краям формируются восходящие потоки, которые питают горячие точки, такие как Гавайи, Исландия и Галапагосы. «Эти скопления определяют, как происходят конвекционные циклы, как циркулируют потоки. Если бы их не было, конвекция была бы совершенно иной», — объясняет Макнамара.