Мінеральні структури розміром із континент, що виступають із нижньої мантії до зовнішнього ядра Землі, можуть сприяти нестабільності магнітного поля нашої планети. Два дивних утворення – одне під Тихим океаном, а інше під Африкою – схожі одне на одне з погляду сейсмічних хвиль, тому припускали, що вони мають однаковий склад.
Геодинамік Кардіффського університету Джеймс Пантон і його колеги дійшли іншого висновку, визначивши, що два регіони зроблені з різних матеріалів і мають різну історію. Якщо це правда, це може вплинути на тепловий потік і конвекцію глибоко всередині нашої планети таким чином, що це може вплинути на те, як Земля створює свою магнітосферу.
Висотою до 900 кілометрів (560 миль) і шириною в тисячі кілометрів, дві «великі низькошвидкісні провінції» спантеличили вчених, оскільки вони були виявлені сейсмічними даними в 1980-х роках. Відтоді дослідження показали, що вони принаймні частково складаються з колишньої океанічної кори.
«Це захоплююче спостерігати за зв’язком між рухами плит на поверхні Землі та структурами на глибині 3000 кілометрів у нашій планеті», — каже сейсмолог Оксфордського університету Паула Колемейер. Мільйони років природного кругообігу кори змішали те, що колись було земною поверхнею, глибоко з мантією. Отриманий склад тепер покриває до 30 відсотків ядра, сповільнюючи сейсмічні хвилі, які геологи використовують для дослідження внутрішньої структури Землі.
«Наші моделі мантійної циркуляції за останні мільярди років демонструють, що великі низькошвидкісні провінції можуть природним чином розвиватися внаслідок переробки океанічної кори», — пишуть Пантон і команда, заперечуючи конкуруючі теорії про те, що аномалії виникли в результаті зіткнення із Землею приблизно 4,5 мільярда років тому, що призвело до формування Місяця .
Дослідники виявили, що тихоокеанська структура, здається, має на 50 відсотків більше свіжої океанічної кори, ніж африканська провінція. Це робить більшу різницю в складі між тихоокеанською провінцією та навколишньою мантією, не кажучи вже про помітну різницю в її щільності.
«Ми виявили, що тихоокеанська провінція великої низької швидкості збагачена субдукованою океанічною корою, що означає, що недавня історія субдукції Землі спричинила цю різницю», — каже Пантон.
Сумнозвісно активне Тихоокеанське вогняне кільце постійно поповнювало матеріал кори, підозрює команда.
Навпаки, регіон навколо африканської структури не такий геологічно активний, тому більш давня кора, яка в ній міститься, була більш ретельно перемішана, роблячи цю структуру менш щільною.
«Той факт, що ці дві великі низькошвидкісні провінції відрізняються за складом, але не за температурою, є ключовим для історії та пояснює, чому вони здаються однаковими в сейсмічному відношенні», — пояснює Келемейер.
Різні температури цих двох структур у порівнянні з навколишніми регіонами впливають на те, як тепло розсіюється від ядра Землі, що, у свою чергу, впливає на конвекцію в ядрі, яка керує магнітним полем нашої планети.
Дослідники підозрюють, що оскільки дві структури мантії не дозволяють теплу ядра рівномірно виходити з обох боків нашої планети, вони можуть сприяти дисбалансу поля, яке підтримує життєво необхідні якості нашої атмосфери. Велика низькошвидкісна провінція Африки вже була причетна до ослаблення магнітного поля поблизу. Дослідникам потрібні додаткові дані, наприклад спостереження гравітаційного поля Землі, щоб краще зрозуміти вплив цієї глибокої асиметрії Землі. Це дослідження було опубліковано в Scientific Reports.