Nature: аномалии в недрах Земли могут быть следами древнего океана магмы

Десятилетиями геологи пытались понять природу двух гигантских аномалий на границе мантии и ядра Земли — огромных областей с необычно низкой скоростью сдвиговых волн и тонких ультранизкоскоростных зон. Эти структуры, расположенные на глубине около 2,9 тыс. километров, плохо вписываются в классические модели формирования планет.

Ученые под руководством Йошинори Миядзаки из Ратгерского университетапредлагает дали объяснение их происхождения. Работа опубликована в журнале Nature Geoscience.

Крупные области низкой скорости сдвиговых волн — это континентальные по размерам скопления плотной и горячей породы. Одна из них находится под Африкой, другая — под Тихим океаном. Ультранизкоскоростные зоны представляют собой тонкие расплавленные участки, прилегающие к ядру. Оба типа структур замедляют прохождение сейсмических волн, что указывает на их необычный состав.

"Это не случайные странности", — отметил Миядзаки. — "Это отпечатки самого раннего периода истории Земли. Поняв, почему они существуют, мы сможем понять, как формировалась наша планета и почему стала обитаемой".

По современным представлениям, в первые сотни миллионов лет после образования Земля была покрыта глобальным океаном магмы. При его остывании ученые ожидали появления четких химических слоев в мантии — как у замерзающего напитка, где сладкий сироп отделяется от водяного льда. Но сейсмические наблюдения показывают отсутствие таких слоев. Вместо этого у основания мантии накопились неупорядоченные структуры — те самые LLSVP и ULVZ.

Эта загадка и стала отправной точкой исследования.

Миядзаки и его коллеги пришли к выводу, что в расчетах недоставало важного компонента — самого ядра. Их модель показывает, что на протяжении миллиардов лет элементы вроде кремния и магния могли просачиваться из ядра в мантию. Такое "подмешивание" препятствовало формированию четкой слоистости и объясняет необычную химическую природу глубинных структур — как застывших остатков базального океана магмы, загрязненного материалом ядра.

По словам Миядзаки, важность открытия выходит далеко за рамки внутренней химии планеты. Взаимодействия между ядром и мантией могли повлиять на то, как Земля остывала, как происходил вулканизм и как формировалась атмосфера. Эти процессы в конечном счете отделили Землю от ее соседей — Венеры и Марса.

"Почему на Земле есть вода и жизнь, но Венера стала парниковой ловушкой, а Марс — ледяной пустыней? Мы пока не знаем, но то, что происходит внутри планеты, то, как она остывает и как ведут себя ее слои, может быть ключом к разгадке". — заключил ученый.