Два колосални „острова“, всеки с размерите на континент, са скрити дълбоко в мантията на Земята. Ново изследване от университета в Утрехт разкрива, че тези региони са не само по-горещи от заобикалящото ги „гробище“ от студени, потънали тектонски плочи, но също така са и древни – поне на половин милиард години, ако не и по-стари.
Тези изводи поставят под въпрос дългогодишната идея за добре смесена, бързо течаща мантия – теория, която все повече добива популярност. Изследването е публикувано в списание Nature.
Големите земетресения карат Земята да вибрира като звъняща камбана, произвеждайки различни тонове, подобно на музикален инструмент. Сеизмолозите анализират тези трептения, за да изследват дълбоката вътрешност на Земята. Когато тези тонове се сблъскат с аномалии, те звучат „фалшиво“ или стават по-слабо изразени, предоставяйки критични улики за скритите структури във вътрешността.
ОЩЕ: Земята ли е единствената планета в Слънчевата система с тектоника на плочите?
По този начин сеизмолозите могат да правят изображения на вътрешността на нашата планета, точно както лекар може да „види“ през тялото ви с рентгенови лъчи. В края на миналия век анализът на тези колебания показал съществуването на два подземни „суперконтинента“: единият под Африка, а другият под Тихия океан, и двата скрити на повече от две хиляди километра под повърхността на Земята, пише SciTechDaily.
Местоположение на LLSVP и схематично представяне на напречното сечение на Земята за скорост и затихване на сеизмичните вълни. Изображение: Utrecht University
„Никой не знаеше какви са те и дали са само временно явление, или са се намирали там в продължение на милиони или може би дори милиарди години“, казва Арвен Деус, сеизмолог и професор по структура и състав на дълбоката вътрешност на Земята в университета в Утрехт, Нидерландия.
„Тези два големи острова са заобиколени от гробище от тектонски плочи, които са се озовали там чрез процес, наречен „субдукция“, при който една плоча се гмурка под друга плоча и потъва по целия път от повърхността на Земята до дълбочина от почти три хиляди километра."
Бавни вълни
„От години знаем, че тези острови са разположени на границата между ядрото и мантията на Земята. И виждаме, че сеизмичните вълни се забавят там. Следователно учените по Земята наричат тези региони „Големи провинции с ниска скорост на срязване“, или LLSVP.
ОЩЕ: Гигантски структури с неизвестен произход са открити в земната мантия
Вълните се забавят, защото LLSVP са горещи, точно както не можете да бягате толкова бързо в горещо време, колкото можете, когато е по-студено.“
Деус и Суджания Талавера-Соза искали да разберат дали могат да открият повече за тези региони.
„Добавихме нова информация, така нареченото „затихване“ на сеизмичните вълни, което е количеството енергия, което вълните губят, когато преминават през Земята. За да направим това, ние не само проучихме колко не са настроени тоновете, но също така проучихме силата на звука им.“
Талавера-Соза добавя: „Противно на нашите очаквания, открихме малко затихване в LLSVP, поради което там тоновете звучат много силно. Но открихме много затихване в гробището на студените плочи, където тоновете звучаха много меко. За разлика от горната мантия, където открихме точно това, което очаквахме: горещо е и вълните са затихнали. Точно както когато времето навън е горещо и отидете да потичате, вие не само забавяте, но и се изморявате повече, отколкото когато навън е студено.“
Размер на зърното
Лаура Кобдън, която е специалист по минералите, които намираме дълбоко в Земята, предложила да се изследва размерът на зърната на LLSVP. Според техния американски колега Улрих Фаул само температурата не може да обясни липсата на високо затихване в LLSVP.
ОЩЕ: Продължителността на дните се променя и причината вероятно е дълбоко в Земята
„Размерът на зърното е много по-важен – казва Деус. – Потъващите тектонски плочи, които завършват в гробището на плочите, се състоят от малки зърна, защото рекристализират по време на своето пътуване към дълбините на Земята. Малкият размер на зърната означава по-голям брой зърна и следователно също по-голям брой граници между зърната. Поради големия брой граници между зърната в гробището на плочите откриваме повече затихване, тъй като вълните губят енергия на всяка граница, която пресичат. Фактът, че LLSVP показват много малко затихване, означава, че те трябва да се състоят от много по-големи зърна.“
Земният двигател
Тези минерални зърна не растат за една нощ, което може да означава само едно нещо: LLSVP са много, много по-стари от околните гробища с плочи. Още повече: LLSVP, с техните много по-големи градивни елементи, са много твърди. Следователно те не участват в мантийната конвекция (потока в мантията на Земята).
Схематично представяне на процеса на субдукция на тектонски плочи и на мантиен плюм, издигащ се от LLSVP. В последните минералните зърна са по-големи от тези в субдуцираните плочи. Изображение: Utrecht University
Така, противно на това, което ни учат учебниците по география, мантията също не може да бъде добре смесена. Познаването на мантията на Земята е от съществено значение за разбирането на еволюцията на нашата планета.
ОЩЕ: Образуването на Хималаите е унищожило 30 процента от континенталната кора
„И също така да разберем други явления на повърхността на Земята, като вулканизъм и растеж на планини – добавя Деус. – Земната мантия е двигателят, който задвижва всички тези явления. Вземете например мантийните плюмове, които са големи мехурчета от горещ материал, които се издигат от дълбоката вътрешност на Земята като в лавова лампа.
След като най-накрая достигнат повърхността, те причиняват вулканизъм, като под Хаваите. „И ние смятаме, че тези струи на мантията произхождат от краищата на LLSVP.“
Големи земетресения
При този тип изследвания сеизмолозите използват колебанията, причинени от наистина големи земетресения, за предпочитане земетресения, които се случват на голяма дълбочина, като голямото земетресение в Боливия от 1994 г.
„Това никога не е попадало във вестниците, защото се е случило на голяма дълбочина от 650 км и за щастие не е довело до никакви щети или жертви на повърхността на Земята“, обяснява Деус.
ОЩЕ: Африка се разцепва двойно по-бързо, отколкото се смяташе
Земните трептения или тонове са математически описани по такъв начин, че можем лесно да „прочетем“ затихването (т.е. колко силно е трептенето) поради специфична структура и да го отделим от скоростта на вълната (т.е. колко не е настроено).
„Което е впечатляващо, защото затихването на сигнала е само една десета от общото количество информация, която можем да извлечем от тези трептения.“
За този тип изследвания не е необходимо да се чака, докато се случи ново земетресение. Данните от предишни земетресения са също толкова полезни. „Можем да се върнем към 1975 г., защото от тази година нататък сеизмометрите стават достатъчно добри, за да ни дадат данни с толкова високо качество, че да са полезни за нашите изследвания.“
