Ученые выяснили, что происходит с исчезающей корой Земли

Подобно гигантскому раздробленному печенью, кусочки которого плавают в море обжигающего молока, внешняя оболочка Земли состоит из (менее вкусных) скалистых плотов, которые постоянно натыкаются и ныряют друг под друга в процессе, называемом тектоникой плит.

Так что же происходит с этими кусками исчезающей корки, когда они погружаются в молочные недра Земли?

Оказывается, они становятся слабыми и гибкими, как обтягивающая игрушка-змейка, но не распадаются полностью, показывает новое моделирование.

Модели также предполагали, что тектоника плит, по крайней мере в ее современной форме, вероятно, возникла только в последние миллиард лет.

Тектоника плит вызывает землетрясения и извержения вулканов, создает горные цепи и острова и является причиной того, что континенты Земли, когда-то бывшие суперконтинентом, теперь отделены друг от друга океанами.

Но до сих пор многое неизвестно о том, как работает тектоника плит, например, что происходит, когда одна плита скользит под другую (в области, называемой зоной субдукции) и исчезает в мантии, среднем слое планеты, что, к сожалению, не так. состоит из молока, а скорее из шипящей твердой породы.

Чтобы выяснить это, исследователи использовали 2D компьютерные модели зон субдукции и запрограммировали их, используя известные физические данные о поведении материалов, например о том, как породы деформируются под действием определенных сил. Затем они наблюдали за моделью, чтобы увидеть, что произошло в зоне субдукции, и сравнили свои результаты с реальными наблюдениями.

Их модели предполагали, что когда одна пластина ныряет под другую, нисходящая часть, известная как плита, резко изгибается вниз и треснет; изгиб также приводил к тому, что зерна на нижней стороне пластины становились более мелкими и слабыми. Под давлением пластина оставалась в основном неповрежденной, но со многими слабыми местами. Это означает, что пластины не разламываются и, таким образом, продолжают тянуть части, находящиеся за ними, «в течение очень долгого времени», — сказал ведущий автор исследования Тарас Герия, профессор геофизики в ETH Zurich в Швейцарии.

По его словам, действительно, пластина может скользить под другой пластиной в течение сотен миллионов лет. Их моделирование соответствовало наблюдениям и глубинным сейсмическим изображениям, которые показали ослабленные области зоны субдукции в Японии, сказала Герия.

Кент Конди, почетный профессор геохимии и наук о Земле и окружающей среде из Горно-технологического института Нью-Мексико, который не участвовал в исследовании, назвал их модели «надежными и значимыми».

Когда это началось?

Команда также смоделировала, что произошло бы, если бы внутри Земли было на 270 градусов по Фаренгейту (150 градусов по Цельсию) горячее, аналогично температурам, которых она достигла бы около миллиарда лет назад. Они обнаружили, что в этом моделировании плита разрушилась всего на несколько миль в мантию, потому что она не могла выдержать собственный вес в мантии, которая была менее вязкой из-за жарких условий.

Таким образом, в отличие от современной субдукции, которая может продолжаться сотни миллионов лет, тогда субдукция закончилась бы очень быстро, в течение нескольких миллионов лет, сказала Герия. Это открытие предполагает, что современная тектоника плит, возможно, началась не раньше, чем в последний миллиард лет, добавил он.

По словам Герии, хотя примитивная форма тектоники плит могла существовать между 3,5 и 2 миллиардами лет назад, в архейскую или протерозойскую эры, она, вероятно, сильно отличалась от того, что испытывает планета сегодня.

А примерно от 1,8 до 1 миллиарда лет назад был период затишья, когда пластины были гораздо менее активными. Но это всего лишь предположение, сказал он, и в настоящее время существует много споров о том, когда началась тектоника плит.

Конди согласилась с Герией. «Современная тектоника плит со всеми геологическими индикаторами… вероятно, возникла не раньше последнего миллиарда лет», — сказала Конди Live Science. Но «тектоника плит в той или иной форме была с нами по крайней мере 2 миллиарда лет назад».

Тем не менее, поскольку мы не знаем точных температур ядра Земли во времени, пока невозможно дать точную временную шкалу, когда плиты перестали разрушаться и начали более продолжительное путешествие в мантию, сказал Конди.

«Именно тогда началась современная тектоника плит», — сказала Герия. Теперь исследователи надеются изучить это явление и его связь с землетрясениями, используя более совершенные 3D-модели.