Десятилетиями геоученые ломают голову над двумя огромными, необычными образованиями, скрытыми глубоко в земной мантии. Эти структуры — известные как области с низкой скоростью сдвига (LLSVPs) и ультра-низкоскоростные зоны (ULVZs) — долгое время не поддавались простому объяснению. Новое исследование Рутгерского университета предполагает, что это не случайные аномалии, а, скорее, реликты бурной ранней истории Земли, предлагающие важные ключи к пониманию того, почему наша планета стала обитаемой.
Загадочные Структуры
LLSVPs — это массы плотных, горячих пород размером с континент, расположенные на границе ядра и мантии, примерно в 2900 км под поверхностью. Одна находится под Африкой, а другая — под Тихим океаном. ULVZs, напротив, представляют собой тонкие, расплавленные участки, прилипшие к самому ядру, напоминающие лужи лавы. Обе структуры значительно замедляют сейсмические волны, что указывает на аномальный состав.
Почему это важно: Понимание этих структур — это не только глубокоземная геология. Речь идет о раскрытии условий, которые позволили Земле развить жидкую воду, пригодную для дыхания атмосферу и, в конечном итоге, жизнь. Венера и Марс, несмотря на то, что являются планетарными соседями Земли, оказались совершенно разными; это исследование предполагает, что взаимодействие ядра и мантии может быть ключевым фактором этого различия.
История Смешения
Ранние теории предсказывали, что по мере охлаждения Земли из ее первоначального расплавленного состояния мантия должна была разделиться на четкие химические слои. Однако сейсмические исследования не показали такой четкой стратификации. Вместо этого LLSVPs и ULVZs формируют неправильные скопления у основания планеты. Это противоречие заставило исследователей изучить возможность смешения между ядром и мантией.
Новая модель предполагает, что на протяжении миллиардов лет такие элементы, как кремний и магний, просачивались из ядра Земли в мантию. Этот приток предотвратил образование жестких химических слоев, создав странный состав LLSVPs и ULVZs как затвердевшие остатки «базального океана магмы», загрязненного материалом ядра.
«Если добавить компонент ядра, это может объяснить то, что мы видим сейчас», — объясняет доктор Ёсинори Миядзаки, ведущий автор исследования, опубликованного в Nature Geoscience.
Последствия для Эволюции Земли
Это открытие имеет далеко идущие последствия. Взаимодействие ядра и мантии могло повлиять на скорость охлаждения Земли, частоту вулканической активности и даже эволюцию ее атмосферы. Эти структуры могут даже питать вулканические горячие точки, такие как на Гавайях и в Исландии, связывая глубокоземные процессы с поверхностными явлениями.
Общая картина: Исследование демонстрирует, как объединение сейсмических данных, минеральной физики и геодинамического моделирования может решить давние загадки. Интегрируя эти области, ученые создают более четкую картину формирующих процессов Земли.
«Идея о том, что глубокая мантия все еще может нести химическую память ранних взаимодействий ядра и мантии, открывает новые способы понять уникальную эволюцию Земли», — говорит доктор Цзе Дэн, соавтор из Принстонского университета.
В конечном счете, это исследование предоставляет больше уверенности в том, почему Земля эволюционировала в уникатную, обитаемую планету, какой она является сегодня. Глубокая мантия — это не просто геологическое любопытство; это хранилище ранней истории планеты, ожидающее расшифровки.
