На границе мантии и ядра Земли, на глубине почти 3000 километров, располагаются две огромные структуры необычного состава. Одна находится под Африкой, другая — под Тихим океаном. Это области пониженных скоростей сдвиговых волн (LLVP) размером с континент. Обе структуры резко замедляют сейсмические волны, что указывает на их необычный химический состав.
Загадочные структуры на границе мантии и ядра Земли могут раскрыть секрет жизни на планете
Геофизики Университета Ратгерса предложили объяснение двух гигантских аномалий в глубинах Земли. Эти структуры могут быть ключом к пониманию того, почему наша планета стала пригодной для жизни, в то время как Венера превратилась в раскаленную печь, а Марс — в замерзшую пустыню.
На иллюстрации показан разрез, раскрывающий внутреннюю часть ранней Земли с горячим расплавленным слоем над границей между ядром и мантией. Ученые полагают, что часть материала из ядра просочилась в этот расплавленный слой и смешалась с ним. Со временем это смешивание способствовало созданию неравномерной структуры мантии Земли, которую мы видим сегодня. Yoshinori Miyazaki
Что такое LLVP. Сейсмические волны, проходя через Землю, меняют скорость в зависимости от свойств породы. Области пониженных скоростей сдвиговых волн (LLVP) — это зоны размером с континент из плотной, горячей породы, где волны замедляются сильнее обычного. Ученые обнаруживают их, анализируя землетрясения: волны от далеких толчков проходят через всю планету и фиксируются станциями на противоположной стороне. Задержка сигнала указывает на аномальные области. Эти структуры могут питать вулканические горячие точки, например, Гавайи, связывая глубинные недра с поверхностью планеты.
«Это не случайные аномалии, — говорит соавтор работы геофизик Йошинори Миядзаки. — Это отпечатки ранней истории Земли. Если мы поймем, почему они существуют, мы поймем, как сформировалась наша планета и почему она стала обитаемой». Работа опубликована в журнале Nature Geoscience.
Аномалии глубоко под Землей дали толчок развитию жизни
LLVP, полученные с помощью сейсмической томографии.
Миллиарды лет назад Земля была покрыта глобальным океаном магмы. По мере остывания должны были сформироваться четкие химические слои в мантии, но сейсмические данные их не показывают. Вместо этого обнаружены неравномерные скопления у основания планеты.
Исследователи предположили, что объяснение этих аномалий нужно искать в самом ядре. Их модель показывает: за миллиарды лет такие элементы, как кремний и магний, просачивались из ядра в мантию, смешиваясь с ней и нарушали равномерные слои. Это объясняет странный состав наблюдаемых структур — затвердевших остатков «базального магматического океана», обогащенного материалом ядра.
Тихоокеанское огненное кольцо — наземное отражение тихоокеанской LLVP.
Взаимодействие ядра и мантии могло повлиять на то, как охлаждалась Земля, как развивалась вулканическая активность и даже как эволюционировала атмосфера. «У Земли есть вода, жизнь и относительно стабильная атмосфера, — отмечает Миядзаки. — Атмосфера Венеры в 100 раз плотнее земной и состоит в основном из углекислого газа, а у Марса она очень разреженная. Мы не до конца понимаем почему. Но то, что происходит внутри планеты — как она остывает, как эволюционируют ее слои, — может быть важной частью ответа».