Під Землею стародавнє океанське дно, ймовірно, оточує ядро

Згідно з результатами, опублікованими сьогодні в Science Advances, за допомогою сейсмічних зображень надр Землі в глобальному масштабі дослідники під керівництвом Університету Алабами виявили шар між ядром і мантією, який, ймовірно, є щільним, але тонким затонулим дном океану.

Останні дані, які раніше спостерігалися лише на окремих ділянках, свідчать про те, що цей шар дна древнього океану може покривати межу ядра та мантії. Ця зона наднизьких швидкостей, або ULVZ, занурена під землю давно під час зсуву пластин Землі, є щільнішою, ніж решта глибокої мантії, уповільнюючи сейсмічні хвилі, що відбиваються під поверхнею.

«Сейсмічні дослідження, такі як наші, дають зображення внутрішньої структури нашої планети з найвищою роздільною здатністю, і ми виявляємо, що ця структура набагато складніша, ніж раніше вважалося», — сказала д-р Саманта Хансен, професор Джорджа Ліндаля III. геологічних наук в Україні та провідний автор дослідження. «Наше дослідження встановлює важливі зв’язки між дрібною та глибокою структурою Землі та загальними процесами, що рухають нашою планетою».

Ці тонкі сигнали були використані для картографування змінного шару матеріалу в досліджуваному регіоні, тонкого олівця, розміром у десятки кілометрів, порівняно з товщиною домінуючих шарів Землі. Властивості аномального покриття на межі ядра та мантії включають сильне зниження швидкості хвилі, що призводить до назви зони наднизьких швидкостей.

ULVZ можна добре пояснити колишнім океанічним дном, яке занурилося до межі ядра та мантії. Океанський матеріал переноситься всередину планети, де стикаються дві тектонічні плити і одна занурюється під іншу, відомі як зони субдукції. Накопичення субдукованого океанічного матеріалу збирається вздовж межі ядра та мантії та виштовхується повільно текучою породою в мантії протягом геологічного часу. Розподіл і мінливість такого матеріалу пояснює діапазон спостережуваних властивостей ULVZ.

ULVZ можна розглядати як гори вздовж кордону ядро-мантія, висота яких коливається від менше 3 миль до понад 25 миль.

«Проаналізувавши 1000 сейсмічних записів з Антарктиди, наш метод зображення високої чіткості виявив тонкі аномальні зони матеріалу в CMB скрізь, де ми досліджували», — сказав Гарнеро. «Товщина матеріалу коливається від кількох кілометрів до 10 кілометрів. Це говорить про те, що ми бачимо гори в ядрі, у деяких місцях у 5 разів вищі за Еверест».

Ці підземні «гори» можуть відігравати важливу роль у тому, як тепло виходить із ядра, частини планети, яка живить магнітне поле. Матеріал із дна стародавнього океану також може захоплюватися мантійними шлейфами або гарячими точками, які повертаються на поверхню через виверження вулканів.

Разом із Хансеном, співавторами статті є д-р. Едвард Гарнеро, Мінмін Лі та Санг-Хен Шим з Університету штату Аризона та доктор Себастьян Рост з Університету Лідса у Великобританії. Приблизно у 2000 милях під поверхнею кам’яниста мантія Землі зустрічається з розплавленим металевим зовнішнім ядром. Зміни фізичних властивостей через цю межу є більшими, ніж зміни між твердою породою на поверхні та повітрям над нею.

Зрозуміти склад кордону ядро-мантія у великому масштабі важко, але сейсмічна мережа, розгорнута Хансен, її студентами та іншими під час чотирьох поїздок до Антарктиди, збирала дані протягом трьох років. Подібно до медичного сканування тіла, 15 станцій мережі, похованих в Антарктиді, використовували сейсмічні хвилі, створені землетрусами по всьому світу, щоб створити зображення Землі під ним.

У рамках проєкту вдалося вперше дослідити з високою роздільною здатністю велику частину південної півкулі за допомогою детального методу, який вивчає відлуння звукових хвиль від кордону ядра та мантії. Хансен і міжнародна команда виявили неочікувану енергію в сейсмічних даних, які надходять протягом кількох секунд після хвилі, відбитої на кордоні.