Дві гігантські мінеральні структури, розташовані на межі між нижньою мантією та зовнішнім ядром, можуть бути причиною нестабільності захисного магнітного поля Землі.
Нове дослідження показує, що ці континентального розміру утворення, відомі як “великі провінції низьких швидкостей”, мають різний склад і походження. Цей висновок спростовує попередні припущення про їхню однорідність та впливає на наше розуміння геологічних процесів у глибинах планети.
Результати відкривають нову сторінку в розумінні взаємозв’язку між поверхневими процесами та глибинними структурами Землі. Вони також допомагають пояснити особливості нашого магнітного щита, що захищає біосферу від космічної радіації.
Таємничі континенти глибоко під поверхнею
Ці загадкові утворення – одне під Тихим океаном, а інше під Африкою – були виявлені за допомогою сейсмічних даних у 1980-х роках. Їхня висота сягає 900 кілометрів, а ширина – тисячі кілометрів, що робить їх порівнянними з континентами.
Дослідники припускали, що ці структури мають однаковий склад через схожі характеристики сейсмічних хвиль, які через них проходять. Проте геодинамік Джеймс Пантон з Кардіффського університету та його колеги дійшли протилежного висновку.
“Ми виявили, що Тихоокеанська провінція великих низькошвидкісних хвиль збагачена субдукованою океанічною корою, а це означає, що недавня історія субдукції Землі зумовлює цю різницю,” – пояснює Пантон.
Ця відмінність має важливі наслідки для теплових потоків у глибинах планети.
Переробка земної кори в глибинах планети
Дослідники встановили, що обидві структури принаймні частково складаються з колишньої океанічної кори. Завдяки процесам субдукції, коли одна тектонічна плита заходить під іншу, матеріал з поверхні потрапляє глибоко в мантію.
“Це захоплююче – бачити зв’язок між рухами плит на поверхні Землі та структурами на глибині 3000 кілометрів,” – зазначає сейсмолог Паула Келемейєр з Оксфордського університету. Ці структури покривають до 30 відсотків поверхні ядра.
Моделювання циркуляції мантії за останній мільярд років показує, що такі провінції могли природно утворитися внаслідок переробки океанічної кори. Цей механізм спростовує конкуруючі теорії про їхнє виникнення внаслідок зіткнення з іншим космічним тілом 4,5 мільярдів років тому.
Відмінності між структурами
Тихоокеанська структура містить на 50 відсотків більше свіжої океанічної кори порівняно з Африканською. Це зумовлює значну різницю у щільності та складі між Тихоокеанською провінцією та навколишньою мантією.
Постійне поповнення матеріалу відбувається завдяки активності Тихоокеанського вогняного кільця, відомого своєю інтенсивною вулканічною та сейсмічною активністю. Натомість регіон навколо Африканської структури геологічно менш активний.
“Той факт, що ці дві великі низькошвидкісні провінції відрізняються за складом, але не за температурою, є ключовим у цій історії і пояснює, чому вони виглядають однаково сейсмічно,” – пояснює Келемейєр.
Африканська структура містить старішу, більш ретельно перемішану кору, що робить її менш щільною.
Вплив на магнітне поле Землі
Різниця між цими двома структурами впливає на розсіювання тепла з ядра Землі. Це, в свою чергу, впливає на конвекцію в ядрі – процес, що генерує магнітне поле планети.
Оскільки ці мантійні структури не дозволяють теплу рівномірно розсіюватися, вони можуть сприяти розбалансуванню магнітного поля. Це особливо важливо, адже магнітосфера захищає нас від шкідливого сонячного випромінювання та космічних променів.
Уже відомо, що Африканська провінція пов’язана з ослабленням магнітного поля поблизу. Це може мати наслідки для клімату та захисту від космічної радіації.
Перспективи дослідження
Для кращого розуміння впливу цієї глибинної асиметрії Землі науковцям потрібно більше даних. Особливу цінність матимуть спостереження за гравітаційним полем планети.
Це дослідження, опубліковане в журналі Scientific Reports, відкриває нові горизонти для вивчення взаємозв’язку між геологічними процесами та магнітним полем Землі. У майбутньому це може допомогти краще прогнозувати зміни в магнітосфері та їхній вплив на нашу планету.
#Магнітне #поле #Землі #під #загрозою
Source link
