Ми звикли думати, що гора Еверест є найвищою на Землі. Якщо дивитись з поверхні планети, це, безумовно, так і є, однак земна куля містить в собі дещо настільки величезне і аномальне, що змушує вчених переосмислювати те, що можна вважати найвищими “горами” на Землі.
Як пише видання Daily Galaxy, в журналі Nature вийшло нове дослідження, яке описує дві підземні структури колосального розміру, які простягаються від межі ядра і мантії глибоко в структурі Землі. Висота цих структур складає до 1000 кілометрів, що у понад 100 разів вище за висоту Евересту. Ці утворення знаходяться під Африкою та центральною частиною Тихого океану. Вони не складаються з каменю в звичайному сенсі, але їхній масштаб робить їх найбільшими виявленими утвореннями всередині Землі.
Відкриття не лише переосмислює внутрішній ландшафт Землі, але й вводить потужний новий інструмент для дослідження еволюції планет. Виявлені дослідниками щільні регіони можуть мати вік, що налічує мільярди років. І зберігати хімічні сигнатури з ранніх етапів розвитку нашої планети. А ще потенційно впливати на на поверхневі явища, такі як утворення вулканів, тектоніка плит і конвекція мантії.
Найвищі структури на Землі знаходяться під поверхнею
Опубліковані результати походять з проривного дослідження сейсмічного моделювання, яке очолювала Арвен Деус в Університеті Утрехта. Її команда використала техніку, що включає нормальні коливання, які вимірюють, як вся планета вібрує після потужних землетрусів. Цей метод дозволив дослідникам картографувати атенуацію — те, як сейсмічна енергія слабшає, проходячи через Землю, і зробити це в трьох вимірах мантії.
У процесі цього команда виявила зони як з низькою швидкістю зсувних хвиль, так і з низьким затуханням під Африкою та Тихим океаном. Кореляція між цими двома незвичайними ознаками вказувала на наявність величезних аномальних доменів, які тепер відомі як Великі провінції з низькою швидкістю зсуву (LLSVP). Автори дослідження уточнили для Nature, що це не гори у звичному сенсі, а термохімічні структури, які піднімаються з межі ядро-мантія і впливають на потоки мантії.
Кожна виявлена структура має ширину до 5 000 кілометрів, з вертикальними розмірами настільки екстремальними, що, якщо їх перемістити на поверхню планети, вони змусили би нас повністю переосмислити поняття “високий”. Нова модель, що отримала назву QS4L3, є першою в своєму роді, яка розв’язує ці властивості атенуації глибокої Землі на глобальному рівні.
Стародавні плити, поховані глибоко в мантії Землі
Однією з найяскравіших особливостей LLSVP є їхнє ймовірне походження. Панівнаа теорія, яку підтримує дане дослідження, полягає в тому, що вони є залишками субдукованих тектонічних плит — стародавнього матеріалу кори, який занурився в мантію мільярди років тому і накопичився на дні, утворюючи “кладовища плит.”
Через їхню унікальну хімічну структуру та щільність ці зони не змішуються з рештою мантії шляхом конвекції. Це робить їх одними з найбільш хімічно стабільних і довговічних особливостей на Землі.
“Вони, здається, є хімічно відмінними доменами, які збереглися з ранніх етапів історії Землі”, зазначають автори в журналі Nature. Це спостереження підкріплюється кореляцією між низьким затуханням і низькою швидкістю зсуву — двома ознаками, які разом вказують на високу щільність, високу температуру та унікальний склад.
Їхнє розташування — безпосередньо над ядром — давно робить ці структури кандидатами для живлення мантійних стовпів — глибоких теплових підйомів, які спонукають високу вулканічну активність у таких точка, як Гаваї, острів Реюньйон та Ісландія. Їхній розмір і структура також можуть відігравати роль у великомасштабній конвекції мантії — двигуні, що стоїть за рухом плит і розпадом континентів.
Закріплення внутрішньої частини Землі — і перетворення її поверхні?
Сейсмічна модель команди не лише візуалізує ці зони, але й вперше на планетарному рівні відокремлює температурні ефекти від складових аномалій. Ця здатність має широкі наслідки для розуміння геодинамічних сил, які формують поверхню Землі.
LLSVP можуть діяти як якорі мантії, утримуючи стабільні позиції протягом сотень мільйонів років і перенаправляючи конвекційні течії. Ця стабільність робить їх ймовірними учасниками довгострокових циклів формування та розподілу суперконтинентів, додаючи новий шар до теорії тектоніки плит.
У той час як минулі моделі зосереджувалися лише на швидкості, цей новий метод, заснований на атенуації, показує, наскільки ефективно сейсмічна енергія переміщується через мантію — надаючи важливі відомості про її теплову та хімічну структуру. Дослідження підтверджує, що зони найнижчої атенуації просторово збігаються з LLSVP, підкріплюючи ідею про те, що вони є композиційними аномаліями, а не просто гарячими ділянками.
Дані також свідчать про те, що, хоча більшість мантії підлягає змішуванню та переробці, LLSVP залишаються ізольованими — функціонуючи як сховища давнього матеріалу та потенційні джерела летючих речовин, які впливають на клімат поверхні та біологію.
