В земной мантии плавают бывшие континенты

Упрощенную структуру земных недр все помнят еще со школы: под твердой корой находится слой горячей полужидкой мантии, а в глубине медленно вращается богатое железом ядро. На деле все намного сложнее: насколько известно сегодня, в мантии имеются несколько слоев, да и ядро разделяют минимум на два – внутреннее и внешнее.

Однако и эта картина сильно упрощена – наше понимание устройства собственной планеты не слишком глубоко и в прямом, и в переносном смысле слова. Все, о чем мы имеем непосредственное знание, ограничивается корой на глубину в несколько километров – а между тем расстояние до центра Земли составляет почти 6400 км.

Главный инструмент, которым вынуждены пользоваться ученые для исследования этой бездны, – сейсмические волны. Скорость и характер их распространения сквозь толщу планеты способны многое рассказать о происходящем на разной глубине. Разумеется, геологи привлекают к этой работе и различные математические модели, и лабораторные эксперименты, в которых изучают поведение минералов при огромных температуре и давлении.

Именно эксперименты указали американским исследователям на существование еще одной, прежде неизвестной области в глубине раскаленной мантии нашей планеты. «Земля, как луковица, имеет множество слоев, – сказал по этому поводу один из авторов работы Лоуэлл Мияги (Lowell Miyagi). – Большинство из них определяются тем или иным минеральным составом. Однако особенность этого слоя не в минералах, а в их вязкости».

Дело в том, что литосферные плиты, на которых покоятся и континенты, и водные толщи океанов, медленно движутся не только по поверхности планеты. Время от времени они «налезают» друг на друга, и некоторые уходят на глубину, погружаясь в мантию. Наблюдать этот процесс непосредственно, к сожалению, невозможно: во-первых, пока не существует практических способов добраться до самой мантии, а во-вторых, развивается он на масштабах в сотни миллионов лет.

Здесь-то ученым и пришло на помощь лабораторное моделирование. С помощью «алмазной наковальни», позволяющей искусственно добиться колоссальных давлений, существующих на громадных глубинах Земли, они изучили поведение минералов при различном погружении в мантию. Выяснилось, что с увеличением давления камень литосферных плит должен становиться все более вязким, достигая максимума – в 300 раз плотнее, чем у поверхности, – на глубине около 1500 км. За этим пиком следует резкий спад: температуры уже слишком велики, и вещество снова «размягчается».

Такая картина, по мнению ученых, говорит о том, что бывшие плиты земной литосферы должны медленно уходить в толщу мантии на глубину вплоть до 1500 м, где будут миллионами лет «плавать», поддерживаемые снизу более жидкой средой. Возможно, такие древние плиты и сегодня колышутся где-то под Индонезией и у тихоокеанского побережья Южной Америки. Их неторопливые, но грандиозные движения лишь время от времени отзываются на поверхности в виде грозных землетрясений и вулканических извержений.