Геологи тщательно проанализировали две странных " капли", обнаруженные глубоко внутри Земли

Недра Земли не являются однородным слоем. Глубоко в ее толстом среднем слое лежат два колоссальных сгустка термохимического материала.

По сей день ученые не знают, откуда взялись обе эти колоссальные структуры и почему они имеют такую разную высоту, но новый набор геодинамических моделей позволил найти возможный ответ на последнюю загадку.

Эти скрытые резервуары расположены на противоположных сторонах света, и, судя по распространению сейсмических волн в глубину, блоб под Африканским континентом более чем в два раза выше, чем тот, что находится под Тихим океаном.

После проведения сотен симуляций авторы нового исследования считают, что сгусток под африканским континентом менее плотный и менее стабильный, чем его тихоокеанский собрат, и именно поэтому он намного выше.

"Наши расчеты показали, что первоначальный объем блобов не влияет на их высоту", - объясняет геолог Цянь Юань из Университета штата Аризона.

"Высота пятен в основном зависит от их плотности и вязкости окружающей мантии".

Один из основных слоев внутри Земли - это горячая и слегка липкая масса, известная как мантия, слой силикатных пород, который находится между ядром и корой нашей планеты. Хотя мантия в основном твердая, в долгосрочной перспективе она ведет себя подобно смоле.

Со временем столбы горячей магмы постепенно поднимаются сквозь мантию и, как считается, способствуют вулканической активности на поверхности планеты.

Таким образом, понимание того, что происходит в мантии, является важным направлением в геологии.

Тихоокеанский и Африканский пузыри были впервые обнаружены в 1980-х годах. В научных терминах эти "суперплюмы" известны как крупные провинции с низкой скоростью сдвига (LLSVPs).

По сравнению с тихоокеанской LLSVP, африканская LLSVP простирается примерно на 1 000 километров выше (621 миля), что подтверждает предыдущие оценки.

Такая большая разница в высоте говорит о том, что оба эти пятна имеют разный состав. Однако как это влияет на окружающую мантию, пока неясно. 

Возможно, менее стабильная природа африканской мантии, например, может объяснить, почему в некоторых регионах континента наблюдается такой интенсивный вулканизм. Это также может повлиять на движение тектонических плит, которые плавают на мантии.

Согласно другим сейсмическим моделям, Африканская ЗСВП простирается до 1500 километров над внешним ядром, в то время как Тихоокеанская ЗСВП достигает максимум 800 километров в высоту.

В лабораторных экспериментах, направленных на воспроизведение земных недр, и африканские, и тихоокеанские сваи кажутся колеблющимися вверх и вниз через мантию.

Авторы текущего исследования говорят, что это подтверждает их интерпретацию того, что Африканский LLSVP, вероятно, нестабилен, и то же самое может происходить с Тихоокеанским LLSVP, хотя их модели этого не показали.

Различный состав тихоокеанского и африканского LLSVP также может быть объяснен их происхождением. Ученые до сих пор не знают, откуда взялись эти сгустки, но есть две основные теории.

Согласно одной из них, эти скопления образовались из субдуцированных тектонических плит, которые погружаются в мантию, перегреваются и постепенно падают вниз, способствуя образованию блобов.

Согласно другой теории, сгустки являются остатками древнего столкновения между Землей и протопланетой Тея, в результате которого появилась наша Луна.

Эти теории также не являются взаимоисключающими. Например, возможно, Тея внесла больший вклад в один шар; это может быть одной из причин того, что сегодня они выглядят так по-разному.

"Наше сочетание анализа результатов сейсмических исследований и геодинамического моделирования дает новое представление о природе крупнейших структур Земли в глубоких недрах и их взаимодействии с окружающей мантией", - говорит Юань.

"Эта работа имеет далеко идущие последствия для ученых, пытающихся понять современное состояние и эволюцию структуры глубокой мантии, а также природу мантийной конвекции".

Исследование было опубликовано в журнале Nature Geoscience.