Глубоко внутри Земли находится слой, который, по всей видимости, препятствует процессу переработки земной коры так, как это представлялось ранее.
Во времена господства динозавров на Земле, часть океанского дна к западу от Южной Америки была затянута в мантию, а другая плита надвинулась на неё. Удивительно, но этот фрагмент сохранился, несмотря на то, что океанические плиты того же возраста обычно перерабатываются в мантию. Это говорит о том, что нам необходимо пересмотреть наши представления о внутреннем строении Земли.
Океанское дно постоянно формируется в срединно-океанических хребтах, а значит, оно также должно постоянно разрушаться. Этот процесс происходит в зонах субдукции, где континентальные плиты надвигаются на океанические, заталкивая их в мантию Земли. Считалось, что там они какое-то время сохраняются, а затем постепенно растворяются.
Однако, когда команда под руководством доктора Цзинчуань Вана из Мэрилендского университета использовала новую сейсмическую методику для изучения структуры мантии под восточной частью Тихого океана, они обнаружили нечто неожиданное в отраженных волнах. Зона перехода между верхней и нижней мантией расположена на глубине от 410 до 660 километров под морским дном у берегов Южной Америки. Это гораздо толще, чем обычно.
«Эта утолщенная область похожа на окаменевший отпечаток древней части океанского дна, которая погрузилась в Землю примерно 250 миллионов лет назад», – сказал Ван в своем заявлении. «Это дает нам представление о прошлом Земли, которого у нас никогда раньше не было».
Считается, что субдукция продолжалась примерно до 120 миллионов лет назад и происходила под плитой Наска, но, вероятно, это следствие более раннего события субдукции. Обычно ожидается, что плита будет переработана в мантию за такое длительное время, но авторы исследования считают, что около 14 процентов первоначального объема плиты сохранилось.
«Мы обнаружили, что в этом регионе материал погружался примерно в два раза медленнее, чем мы ожидали, что говорит о том, что зона перехода мантии может действовать как барьер и замедлять движение материала через Землю», – продолжил Ван. «Наше открытие ставит новые вопросы о том, как глубокие слои Земли влияют на то, что мы видим на поверхности на огромных расстояниях и временных масштабах».
Открытие было сделано благодаря тому, что команда использовала новый, более совершенный метод сейсмической томографии для изучения процессов, происходящих в мантии. «Вы можете представить себе сейсмическую томографию как нечто похожее на компьютерную томографию. Это, по сути, позволило нам получить поперечное сечение недр нашей планеты», – сказал Ван.
Два важных вопроса, возникших в результате открытия, заключаются в том, насколько необычно это медленное погружение и как оно влияет на поведение плит над ним, что имеет для нас наибольшее значение. Объяснение команды относительно сопротивления зоны перехода заключается в том, что она необычно холодная в этой области, по крайней мере, по сравнению с другими участками. Но только повторив исследование в других местах, мы сможем узнать, существуют ли другие подобные холодные точки.
Конечно, медленное погружение старой плиты никак не повлияло на скорость процессов на поверхности. Напротив, Восточно-Тихоокеанское поднятие – это самый быстрорастущий срединно-океанический хребет в мире.
Тем временем команда хочет изучить взаимосвязь между сохранившейся плитой и Тихоокеанской провинцией с низкой скоростью сдвига (LLSVP) – огромной областью нижней мантии, разделенной плитой. Это аналог другой огромной области с низкой скоростью сдвига под Африкой, но она изучена гораздо хуже. Субдуцированная плита объясняет разрыв в LLSVP, который был обнаружен ранее, но не был понят.
Даже если команда не найдет другой медленно погружающейся плиты, Ван уверен, что более совершенная сейсмическая томография изменит исследования мантии. «Это только начало», – сказал он. «Мы считаем, что в недрах Земли есть еще много древних структур, ожидающих своего открытия. Каждая из них может открыть новые знания о сложном прошлом нашей планеты и даже привести к лучшему пониманию других планет».
Исследование опубликовано в открытом доступе в журнале Science Advances.
Читайте также: Ученые извлекли самый длинный в истории образец мантии Земли из подводной горы у “Затерянного города”
