Ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха подтвердили, что твердая порода течет в глубине Земли, разрешив многолетнюю загадку о сейсмических волнах.
Землетрясения, извержения вулканов и дрейф континентов — все это напоминает нам о том, что Земля — это не статичный каменный шар, а динамичная, живая планета. Теперь ученые обнаружили нечто еще более поразительное глубоко под поверхностью: почти в 3000 километрах под землей твердая порода на самом деле течет — не как расплавленная лава, а как твердая масса, медленно движущаяся с течением времени.
Это открытие стало результатом нового исследования под руководством профессора Мотохико Мураками, эксперта в области экспериментальной физики минералов в ETH Zurich. Результаты, опубликованные в журнале Communications Earth & Environment, проливают новый свет на одну из величайших геологических загадок Земли.
Более пятидесяти лет ученые были озадачены странной областью вблизи границы между мантией и ядром Земли, известной как слой D” (произносится “Д два штриха”). Эта зона, расположенная примерно в 2700 километрах под нашими ногами, долгое время не поддавалась объяснению. Сейсмические волны, вызванные землетрясениями, внезапно ускоряются при прохождении через нее, как будто сталкиваются с совершенно другим типом материала. До сих пор никто не мог объяснить, почему.
В 2004 году Мураками, который с 2017 года является профессором ETH Zurich, обнаружил, что перовскит, основной минерал нижней мантии Земли, вблизи слоя D” под воздействием экстремального давления и очень высоких температур превращается в новый минерал — так называемый «пост-перовскит».
Исследователи предположили, что это изменение объясняет странное ускорение сейсмических волн. Но это была не вся история. В 2007 году Мураками и его коллеги нашли новые доказательства того, что одного лишь фазового перехода перовскита недостаточно для ускорения волн землетрясений.
Используя сложную компьютерную модель, они наконец обнаружили нечто важное: в зависимости от направления, в котором ориентированы кристаллы пост-перовскита, меняется твердость минерала. Только когда все кристаллы минерала в модели указывают в одном направлении, сейсмические волны ускоряются — как это и наблюдается в слое D” на глубине 2700 километров.
В необычном лабораторном эксперименте в ETH Zurich Мураками теперь доказал, что кристаллы пост-перовскита выстраиваются в одном направлении под огромным давлением и при экстремальных температурах. Для этого исследователи измерили скорость сейсмических волн в своем эксперименте и смогли воспроизвести в лаборатории скачок, который происходит в слое D”. «Мы наконец-то нашли последний кусочек головоломки», — говорит Мураками.
Главный вопрос: что заставляет эти кристаллы выстраиваться в линию? Ответ заключается в том, что твердая порода мантии течет горизонтально вдоль нижней границы мантии Земли. Исследователи давно подозревали, что это движение — своего рода конвекция, подобная кипящей воде, — должно существовать, но никогда не могли доказать это напрямую.
Мураками и его коллеги теперь также экспериментально продемонстрировали, что конвекция твердой породы мантии присутствует на границе между ядром и мантией Земли, то есть на этой глубине медленно, но неуклонно течет твердая, а не жидкая порода. «Это открытие не только разрешает загадку слоя D”, но и открывает окно в динамику глубин Земли», — объясняет Мураками.
Это не просто веха, но и поворотный момент. Предположение о течении твердой породы превратилось из теории в уверенность. «Наше открытие показывает, что Земля активна не только на поверхности, но и находится в движении глубоко внутри», — говорит профессор ETH.
С этим знанием исследователи теперь могут приступить к картированию течений в самых глубоких недрах Земли и, таким образом, визуализировать невидимый двигатель, который приводит в движение вулканы, тектонические плиты и, возможно, даже магнитное поле Земли.
Читайте также: Ядро Земли протекает. Результат: больше золота
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.