space

Замечены странные структуры вблизи ядра Земли

Категория: Наблюдения

Новое исследование предполагает, что группа таинственных сверхплотных структур недалеко от ядра Земли может быть остатками древнего межпланетного столкновения.

Эти странные структуры известны как зоны сверхнизких скоростей (ULVZ), потому что сейсмические волны, генерируемые землетрясениями, проходят через эти зоны примерно на 50% медленнее, чем через окружающую мантию.

Это означает, что ULVZ также намного плотнее, чем остальная часть мантии, и, возможно, состоят из более тяжелых элементов. Трудно сказать что-то определенное об этих плотных каменных глыбах, потому что УЛВЗ расположены почти на 1800 миль (2900 км) ниже поверхности Земли — одна группа сгруппирована глубоко под Африкой, а другая — под Тихим океаном, где скалистая мантия и жидкие металлический внешний сердечник. Это слишком глубоко для человеческих глаз; только сейсмические данные могут дать представление о размере, форме и структуре УЛВЗ.

Теперь, используя новую компьютерную модель и свежие сейсмические наблюдения глубоко под Австралией и Новой Зеландией, исследователи, возможно, добавили важную часть к головоломке ULVZ. Согласно исследованию, опубликованному 30 декабря 2021 года в журнале Nature Geoscience, эти зоны не являются однородными структурами, а скорее состоят из слоев различных материалов, которые накапливались на протяжении тысячелетий.

«Самым удивительным открытием является то, что зоны сверхнизких скоростей неоднородны, но содержат сильные структурные и композиционные вариации внутри них», — сказал в своем заявлении ведущий автор исследования Сурья Пачаи, научный сотрудник Австралийского национального университета.

«Этот тип УЛВЗ можно объяснить химическими [вариациями], созданными в самом начале истории Земли, которые еще недостаточно хорошо перемешались после 4,5 миллиардов лет мантийной конвекции». (Мантийная конвекция — это процесс, при котором твердые породы в мантии планеты медленно перемещаются в соответствии с тепловыми потоками.)

После того, как их компьютерное моделирование показало, что внутри ULVZ, вероятно, существовала слоистая или смешанная структура, исследователи предложили возможную историю происхождения этих структур — историю, которая началась более 4 миллиардов лет назад, примерно в то время, когда впервые сформировалась каменистая кора на ранней Земле.

Под поверхностью более тяжелые элементы, такие как железо, опускались к ядру планеты, а более легкие элементы, такие как кремний, поднимались к мантии. Вся эта организация пошла наперекосяк, когда планета размером с Марс, известная как Тейя, врезалась прямо в раннюю Землю — древний катаклизм, который исследователи называют гипотезой гигантского удара.

По словам Пачаи, столкновение могло разбросать огромное количество обломков по орбите Земли, что, возможно, привело к образованию Луны, а также повысить температуру всей планеты и создать большой «океан» магмы на поверхности планеты.

Исследователи заявили, что различные камни, газы и кристаллы, образовавшиеся во время столкновения, были бы разбросаны по этому океану магмы, но не навсегда. В течение следующих миллиардов лет более тяжелые материалы должны были опуститься на дно мантии, а затем более легкие, что в конечном итоге привело к созданию плотнослоистой структуры из железа и других элементов на границе ядра и мантии.

По мере взбалтывания мантии на протяжении веков этот плотный слой должен был разделиться на более мелкие комки, разбросанные по нижней части мантии, что фактически дало нам УЛВЗ, о которых мы знаем сегодня.

Исследователи добавили, что этот сценарий может не объяснить источник всех ULVZ, поскольку есть также некоторые свидетельства того, что другие явления, такие как таяние океанской коры, погружающееся в мантию, могут объяснить ULVZ. Тем не менее, модели команды показывают, что гипотеза гигантского удара надежно объясняет, как могли быть созданы плотные многослойные зоны.

Поделиться с друзьями: