Вчені виявили, що середній шар Землі нагадує арахіс в карамелі

Літосфера є жорстким зовнішнім шаром Землі, що охоплює розтріскану кору і гарячу верхню мантію. Однак геологам мало що відомо про те, як поводять себе глибші частини мантії, пише Live Science.

У своєму новому дослідженні, опублікованому в журналі Nature Communication, команда вчених хотіла створити детальнішу картину структури мантії, її складу і того, як вона пов'язана з конвекцією (повільна циркуляція неоднорідних за складом, температури і в'язкості мас в мантії Землі), особливо в перехідний зоні між верхньою і нижньою мантією.

Провідний автор дослідження Цзікунь Фен з Науково-технічного університету Китаю і його колеги вирішили зосередитися на області під Китаєм, де Північно-Китайська кора знаходиться на верхній частині океанічної Тихоокеанської кори, розміщеної глибоко в мантії.

Цей регіон Тихоокеанської плити вважається "застійним", тому що він не опускається нижче перехідної зони, а замість цього виглядає так, ніби плаває всередині мантії. Вони хотіли краще зрозуміти, що відбувається в перехідній зоні всередині мантії і як застійні плити можуть вплинути на конвекцію.

Традиційно сейсмологи вивчали структуру мантії за допомогою сейсмічних хвиль (хвиль, які проходять через Землю), викликаних великими землетрусами. Однак ці землетруси відбуваються не скрізь і не завжди.

Щоб обійти це обмеження, команда Фена використовувала більше ніж 200 сейсмометрів для реєстрації навколишнього сейсмічного шуму або невеликих повсякденних вібрацій, не пов'язаних з конкретними землетрусами.

У новому дослідженні вчені підсумували свідчення сейсмометрів, щоб побачити, як сейсмічні хвилі поводяться в мантії в перехідній зоні, де зустрічаються верхня і нижня мантія (нижня мантія гарячіше, глибше і знаходиться під великим тиском, ніж верхня).

У нижній частині перехідної зони на глибині 660 км вони виявили різкий розрив і зміну швидкості сейсмічних хвиль. Зважаючи на ці хвилі, вони дійшли висновку, що частина океанічної плити "збилася в купу" біля основи цієї зони і не дозволила Тихоокеанській плиті зануритися далі.

Команда висунула гіпотезу про те, що, коли океанічна плита на цій глибині стикається з щільнішою породою, вона перестає опускатися в мантію і замість цього поширюється в межах перехідної мантії. Потім застрягла плита хімічно розділяється на різні мінеральні сполуки.

Цей хімічний поділ створює "густу" область мантії зі складною структурою, трохи відрізняється від решти матеріалу мантії, яким є пірол (гіпотетичну речовину, з якого складається верхня мантія; за хімічним складом відповідає 1/4 базальту і 3/4 перидотіта).

"Результати нашого дослідження дають прямі докази того, що ізольована океанічна кора застрягла в перехідній зоні мантії", — сказав Фен

Ця нова робота дає уявлення про конвекції, зокрема і про те, як застійні плити можуть поводити себе у перехідній зоні. Він також зазначив, що розуміння природи неоднорідностей мантії може дати уявлення про сам процес конвекції і, нарешті, про еволюцію нашої планети.