Загадки суперконтинентов: под Землёй обнаружены древние структуры

Фото из открытых источников
Под земной корой нашей планеты скрываются два массивных образования, которые учёные называют "суперконтинентами". Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, показало, что эти структуры, расположенные глубоко в мантии под Африкой и Тихим океаном, могут быть значительно древнее, чем предполагалось ранее.
 
Мантия Земли, находящаяся между её тонкой корой и расплавленным ядром, простирается на глубину около 2900 километров и состоит преимущественно из твёрдого материала, обладающего вязкостью. Долгое время считалось, что этот слой перемешан относительно равномерно, но сейсмические исследования выявили в нём крупные области, отличающиеся от окружающих пород. Эти структуры, известные как крупные провинции с низкой скоростью сдвига (LLSVP), напоминают гигантские острова, погребённые на глубине тысяч километров. Учёные полагают, что они могут играть ключевую роль в процессах, происходящих в недрах планеты.
 
Используя новый метод анализа данных о сейсмических волнах, исследователи выяснили, что суперконтиненты обладают особыми физическими характеристиками, отличающими их от остальной части мантии. Сравнивая скорость распространения и степень затухания сейсмических волн, команда исследователей из Утрехтского университета сделала вывод, что эти образования имеют более крупную зернистую структуру, что свидетельствует об их значительном возрасте. По мнению ведущего автора исследования, доктора Суджании Талаверы-Созы, эти образования могли существовать в течение как минимум полумиллиарда лет, а возможно, и дольше.
 
На протяжении последних десятилетий учёные пытались определить происхождение этих суперконтинентов и их влияние на геологические процессы. Ранее исследования показывали, что сейсмические волны замедляются при прохождении через LLSVP, что могло указывать на их более высокую температуру по сравнению с окружающими породами. Однако до сих пор оставалось неясным, вовлечены ли эти структуры в мантийную конвекцию – процесс перемешивания пород, или же они представляют собой статичные образования, не участвующие в движении материала внутри Земли.
 
Новое исследование также показало, что вокруг суперконтинентов находятся скопления затонувших тектонических плит, так называемые "кладбища плит". Эти плиты, погрузившиеся в мантию в результате субдукции – процесса, при котором одна тектоническая плита уходит под другую, – оказались холоднее окружающих пород, что позволило сейсмическим волнам распространяться через них быстрее. Интересно, что при прохождении через LLSVP волны хоть и замедлялись, но не теряли значительное количество энергии, что подтверждает гипотезу об их устойчивости и долгоживущей природе.
 
По мнению одного из авторов исследования, доктора Арвена Дейсса, дальнейший анализ этих структур поможет понять, могут ли они являться источником древних химических элементов, обнаруживаемых в некоторых вулканических породах. Вопрос о том, являются ли LLSVP своеобразными "резервуарами", сохранившими вещества, сформировавшиеся в ранние периоды истории Земли, остаётся открытым и требует дополнительных исследований.
 
Учёные надеются, что полученные данные помогут глубже разобраться в механизмах, управляющих внутренними процессами нашей планеты, включая движение литосферных плит, вулканизм и формирование землетрясений. В перспективе это может пролить свет на фундаментальные вопросы о строении Земли и её эволюции.