Две структуры размером с континент, погребённые почти на 2 900 километров под поверхностью Земли, возможно, сформировались из материалов, просочившихся из ядра планеты миллиарды лет назад,

Две структуры размером с континент, погребённые почти на 2 900 километров под поверхностью Земли, возможно, сформировались из материалов, просочившихся из ядра планеты миллиарды лет назад, согласно исследованию, опубликованному в Nature Geoscience. Результаты, объявленные на этой неделе командой под руководством геофизика из Принстонского университета Цзе Дэна, предлагают новое объяснение загадочных образований, которые могут помочь определить, почему Земля стала пригодной для жизни.

Структуры, известные как крупные провинции с низкой скоростью сдвиговых волн, расположены на границе между мантией и ядром Земли — одна под Африкой, а другая под Тихим океаном. Сейсмические волны от землетрясений проходят через эти области необычно медленно, что указывает на то, что они отличаются по составу от окружающего материала. Учёные впервые обнаружили их в 1980-х годах с помощью данных о землетрясениях.

Теория утечки ядра

Исследователи разработали модель под названием «Магматический океан, загрязненный базальной эксолюцией», чтобы объяснить происхождение этих структур. Их симуляции показывают, что по мере остывания земного ядра на протяжении миллиардов лет более легкие элементы, такие как кремний и оксид магния, кристаллизовались быстрее железа, всплывали вверх и просачивались через границу ядро-мантия в древний магматический океан.

«Это противоречие и стало отправной точкой», — сказал Йошинори Миядзаки, геодинамик из Университета Ратгерса и соавтор исследования. «Если мы начинаем с магматического океана и проводим расчеты, мы не получаем того, что наблюдаем в мантии Земли сегодня. Чего-то не хватало».

Это загрязнение изменило процесс кристаллизации магматического океана, подавляя образование определенных минералов и создавая необычный состав, который ученые наблюдают сегодня. Модель также объясняет более мелкие образования, называемые зонами сверхнизких скоростей, на краях этих структур, где сейсмические волны замедляются еще более резко.

Последствия для обитаемости

Эти образования могли повлиять на развитие тектонических плит Земли, которые имеют решающее значение для поддержания условий, способствующих жизни. Африканская структура связывается с ослаблением магнитного поля Земли над Атлантическим океаном. Учёные также полагают, что эти структуры могут подпитывать вулканические горячие точки, такие как Гавайи, через мантийные плюмы, поднимающиеся от границы ядра и мантии.

«Это не случайные странности», — сказал Миядзаки. «Они — отпечатки самой ранней истории Земли. Если мы сможем понять, почему они существуют, мы сможем понять, как сформировалась наша планета и почему она стала пригодной для жизни».

Исследовательская группа, в которую вошли учёные из Ратгерского университета, Принстонского университета и Техасского университета A&M, использовала термодинамическое и геодинамическое моделирование для проверки своей гипотезы.

Контекст 1 

Контекст 2