Глибоко в мантії Землі стався землетрус: учені вважали, що це неможливо

На такій глибині сейсмологи не очікували зафіксувати землетруси, адже вважалося, що вони там не можуть статися. Це тому, що під екстремальним тиском порода з більшою ймовірністю деформується, ніж зламається з раптовим вивільненням енергії. Але нове дослідження доводить, що подібні землетруси можуть глибоко існувати в мантії Землі, повідомляє Sciencealert.

"Мінерали не завжди поводяться так, як ми від них очікуємо", — каже Памела Бернлі з Університету Невади в Лас-Вегасі. "Навіть під тиском, коли вони повинні перейти в інші, менш схильні до землетрусів стани, вони можуть залишатися в старих конфігураціях".

Глибокий землетрус

Найглибшим зафіксованим землетрусом був незначний поштовх після землетрусу силою 7,9 балів на острові Бонін біля берегів Японії. Землетрус був невеликим, і його не можна було відчути на поверхні, тому потрібні були чутливі прилади, щоб його виявити.

Здебільшого землетруси відбуваються на глибині до 100 км під поверхнею. У верхній частині земної кори на глибині до 20 км породи холодні та тендітні. За словами Бернлі, коли ці породи зазнають тиску, вони можуть лише деформуватися, перш ніж зламатися, вивільняючи енергію, як спіральна пружина. Глибше в корі та в нижній мантії породи гарячіші і перебувають під вищим тиском, що робить їх менш схильними до руйнування. Але на такій глибині землетруси можуть статися.

Мінерал олівін

Можливо, це пов'язано з тим, як мінерали на такій глибині поводяться під тиском. Більшість мантії планети складається з мінералу олівін. Приблизно на глибині 400 км через тиск атоми олівіну перебудовуються в іншу структуру — мінерал вадслеїт. Ще на 100 км глибше вадслеїт знову перебудовується в рінгвудіт. А приблизно на глибині 680 км у глибині мантії рінгвудіт розпадається на два мінерали: бріджманіт та периклаз.

Геофізики не можуть безпосередньо досліджувати Землю так глибоко, але вони можуть бачити за допомогою приладів та проводячи лабораторні досліди, ознаки цих змін, дивлячись на вібрації, спричинені сильними землетрусами. У міру того, як олівін перетворюється на різні модифікації, він з більшою ймовірністю деформується і з меншою ймовірністю ламається, викликаючи землетруси.

Нове дослідження

Але в новому дослідженні вчені виявили, що в деяких умовах олівін може пропустити фазу вадслеїту і відразу перейти до рінгвудіту. І прямо при переході від олівіну до рінгвудіту за достатнього тиску мінерал може зламатися, а не деформуватися.

Бернлі вважає, що найімовірнішим поясненням глибокого землетрусу буде незвичайна поведінка мінералів. За її словами, континентальна кора, яка опускається до центру Землі, набагато холодніша, ніж матеріали довкола, а це означає, що мінерали в цьому середовищі можуть бути недостатньо теплими, щоб завершити фазові зміни, які вони мають здійснити за заданого тиску.

Олівін може перебувати під достатнім тиском, щоб перетворитися на некрихку фазу, але якщо він занадто холодний, наприклад, через гігантську плиту холодної континентальної кори навколо нього, він може залишитися олівіном. Це могло б пояснити, чому землетрус міг виникнути в нижніх шарах земної кори: просто там не так спекотно, як очікують учені. Але, за словами вчених, такий землетрус є дуже рідкісним явищем.