Вчені виявили під земною корою приховані шари породи

Те, що вчені знають про нашу планету, в основному глибоко поверхнево, що дає нам лише поверхове уявлення про те, як геологічні сили змушують розколоту кору вдарятися і тертись один про одного.

Нещодавно дослідники виявили щось нове про шар частково розплавленої породи, який знаходиться прямо під холодною зовнішньою оболонкою Землі, і це може допомогти нам краще зрозуміти механізми вируючого потоку глибоко під нашими ногами. Дослідження було опубліковано в журналі Nature Geoscience.

Читайте також: Вчені виявили шматок земної кори віком 4 мільярди років

Ця гнучка смуга гарячого матеріалу відома як астеносфера і зазвичай вважається, що вона в основному тверда, з невеликою кількістю рідкого матеріалу, який послаблює загальну структуру. Однак його верхній шар видається м'якшим, ніж колись підозрювали вчені.

Дослідження, проведене дослідниками з Техаського університету, виявило різні якості потоку та щільності тонкої ділянки астеносфери, дозволяючи межі зон усередині шару, які можуть сягати по всьому світу.

Чітка карта відмінностей у ехо-сигналах сейсмічних хвиль, що проходять через надра Землі, може допомогти нам виявити дії, що керують рухом тектонічних плит, що плавають на поверхні планети.

Відкриття додає життєво важливі деталі до глобальної структури верхніх шарів мантії, дозволяючи геологам виключити будь-який вплив, який ця конкретна м'яка зона верхньої мантії може мати на загальне перемішування астеносфери.

"Ми не можемо виключити, що локальне танення не має значення", - визнає геофізик Торстен Беккер з Техаського університету.

«Але я думаю, що це змушує нас розглядати ці спостереження за таненням як маркер того, що відбувається на Землі, а не обов'язково як активний внесок у щось».

Насправді, за словами Беккера, у майбутніх моделях земного надра однієї змінної менше.

У той час, як деякі попередні дослідження припускали, що астеносфера переривається випадковими спалахами розплавленої активності, донедавна не було ясно, наскільки широко може бути поширене явище.

Для нового дослідження Беккер та його колеги створили глобальну карту астеносфери, використовуючи сейсмічні зображення мантії, отримані зі станцій у всьому світі.

Коли сейсмічні хвилі, що посилаються цими наземними станціями, досягають верхньої частини астеносфери, вони сповільнюються, і це говорить про те, що верхній шар розплавлений більше, ніж інші частини.

Матеріал з більшою плинністю зазвичай забезпечує більший потік, але це не обов'язково так.

Карта астеносфери, складена вченими, насправді не збігається із рухом тектонічних плит нагорі. Наприклад, області, де сейсмічні хвилі рухаються повільніше, не виявляють більшої тектонічної активності.

"Коли ми думаємо про те, що щось плавиться, ми інтуїтивно думаємо, що розплав повинен відігравати велику роль у в'язкості матеріалу", - каже Цзюньлінь Хуа, керівник дослідження.

«Але ми виявили, що навіть там, де частка розплаву досить висока, його вплив на мантію дуже незначний».

Цікаво, що є кілька смуг розплавленого матеріалу, розкиданих по всій астеносфері, а не тільки нагорі, де гаряча магма має тенденцію накопичуватися на глибині від 100 до 150 км (приблизно від 60 до 90 миль).

На дні астеносфери, наприклад, зазвичай з'являється смуга розплавленого матеріалу, можливо, в результаті плавлення дегідратаційного, яке може відбуватися при недонасичення гірських порід водою.

З іншого боку, середній шар глибиною близько 260 кілометрів негаразд широко поширений, але з'являється спорадично і може бути результатом плавлення мантії за участю вуглецю.

Вчені давно підозрювали, що тектонічні плити Землі рухаються завдяки потокам розплавленої породи, що глибоко лежить під поверхнею, але точна динаміка підйому і опускання газу, рідини або породи неясна.

На основі поточних результатів, дослідники з UT підозрюють, що поступові зміни температури та тиску в астеносфері є рушійною силою глибокого потоку напіврозплавленої породи. Загальна в'язкість цього регіону не така важлива, коли йдеться про переміщення тектонічних плит вище.

"Ця робота важлива, тому що розуміння властивостей астеносфери та причин її слабкості має фундаментальне значення для розуміння тектоніки плит", - каже сейсмолог Карен Фішер, яка зараз працює в Університеті Брауна.

Фото: istockphoto.com

Читайте також: Вчені запропонували нову теорію виникнення Землі