Массивное океанское дно скрывается вблизи ядра Земли. Теперь сейсмическая съемка показала, что оно, вероятно, окружает большую часть ядра (если не всё ядро).
Этот тонкий, плотный слой находится примерно в 3200 километрах под поверхностью Земли, между ядром и средним слоем планеты, называемым мантией. И он может охватывать всю границу между ядром и мантией, говорится в исследовании, опубликованном 5 апреля 2023 года в журнале Science Advances.
Для изучения недр сейсмологи измеряют волны землетрясений, которые распространяются по планете, а затем возвращаются на поверхность. Наблюдая за тем, как меняются эти волны после прохождения через различные структуры внутри Земли, исследователи могут создать карту того, как выглядит Земля внутри. Прошлые исследования выявили несколько изолированных карманов плотной океанической коры вблизи ядра. Эти карманы называются структурами зоны сверхнизкой плотности (ULVZ), поскольку сейсмические волны проходят через них очень медленно.
“Только около 20% границы ядра и мантии было ранее исследовано на наличие ULVZ, которые не были выявлены во всех местах”, – сообщила ведущий автор исследования Саманта Хансен, доцент геологических наук в Университете Алабамы. “Возможно, что этот аномальный материал покрывает все ядро”.
В новом исследовании ученые разместили сейсмическое оборудование на 15 станциях, расположенных по всей Антарктиде, и собирали данные в течение трех лет.
Эта работа знаменует собой первый случай получения изображения границы ядра и мантии с высоким разрешением с использованием данных из Южного полушария. Сам слой дна древнего океана тонкий по сравнению с планетарным ядром, которое имеет 724 км в поперечнике, и мантией, толщина которой составляет примерно 2 900 км.
“Толщина слоя варьируется в зависимости от места, – сказала Хансен, – в некоторых местах толщина слоя составляет около 5 км, а в других – 50 км”.
Этот древний слой океанского дна, вероятно, образовался при сдвиге тектонических плит Земли, в результате чего материал опустился вглубь планеты в зонах субдукции – местах, где две плиты сталкиваются и заставляют одну из них погружаться под другую. Со временем “скопления субдуцированного океанического материала скапливаются вдоль границы ядра и мантии и выталкиваются медленно текущей породой в мантии”, – говорится в заявлении.
Исследователи считают, что недавно обнаруженные ULVZ являются по сути “подземными горами”, которые позволяют теплу выходить из расплавленного ядра Земли.
“Наличие этого слоя может сдерживать тепловой поток через границу между ядром и мантией, что очень важно, поскольку температурные условия в этой части Земли, как было показано, сильно влияют на магнитное поле планеты”, – сказала Хансен.
Куски этого скрытого океанского дна могут также попадать в мантийные плюмы – горячие, восходящие струи расплавленной породы, которые подпитывают вулканические очаги на поверхности, например, на Гавайях.
“Кроме того, поскольку мантийные плюмы в значительной степени контролируются тепловыми условиями вблизи границы ядра и мантии, температурное влияние ULVZ может определять место формирования плюмов”, – сказала Хансен.
Исследовательская группа планирует расширить свое исследование, изучив данные, собранные со всех доступных сейсмических станций в Антарктиде.
Читайте также: Ученые озадачены двумя огромными массами внутри Земли