В недрах Земли найден скрытый поток: новые данные меняют геологические представления

На первый взгляд Земля кажется твёрдой и стабильной, но в её недрах царит постоянное движение. Новое исследование ETH Цюрих показало, что твёрдая порода в нижней мантии на глубине около 3000 километров способна течь, подобно жидкости. Этот процесс выравнивает минеральные кристаллы в одном направлении и объясняет загадочные скачки скорости сейсмических волн. Открытие стало настоящим прорывом и помогло пролить свет на то, как работают глубинные механизмы планеты.

Загадка слоя D

Учёные более полувека ломали голову над странным «слоем D», расположенным на границе мантии и ядра. Здесь сейсмические волны внезапно ускорялись, будто проходили через особый материал.

Перелом наступил, когда профессор Мотохико Мураками доказал, что основной минерал мантии — перовскит — при экстремальном давлении превращается в новую форму, так называемый постперовскит. Его кристаллы способны менять скорость распространения волн в зависимости от ориентации.

Эксперименты показали: под гигантским давлением и при температуре в тысячи градусов постперовскит выстраивается в одном направлении. Именно это объясняет резкий скачок в сейсмограммах.

«Наконец-то мы нашли последний фрагмент головоломки», — сказал профессор Мотохико Мураками.

Мантийные течения

Главный вопрос: что заставляет кристаллы выстраиваться? Ответ оказался в движении самой мантии. На глубине около 3000 км твёрдая порода медленно, но постоянно течёт горизонтально. Это напоминает конвекцию кипящей воды, только в невероятно плотной среде.

Такие течения объясняют:

• движение тектонических плит,

• рождение вулканов,

• формирование магнитного поля Земли.

Сравнение: представления о недрах Земли

Советы шаг за шагом: как учёные исследуют недра

1. Сейсмология — фиксируют скорость волн после землетрясений.

2. Лабораторные опыты — воссоздают давление и температуру мантии.

3. Компьютерное моделирование — проверяют, как ведут себя минералы.

4. Сравнение с реальными данными — подтверждают гипотезы о строении Земли.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: считать нижнюю мантию неподвижной.
  Последствие: невозможность объяснить аномалии в сейсмограммах.
  Альтернатива: признать текучесть твёрдых пород.

• Ошибка: недооценка роли минеральных фаз.
  Последствие: искажённые модели вулканизма.
  Альтернатива: включать постперовскит в расчёты.

А что если...

Если глубинные потоки замедлятся или перестроятся, это отразится на всей динамике планеты: тектонические плиты могут двигаться иначе, вулканы активизироваться в неожиданных местах, а магнитное поле ослабнуть. Это напрямую повлияет на климат и защиту Земли от космического излучения.

Плюсы и минусы открытия

FAQ

Что такое постперовскит?
Минерал, возникающий из перовскита при экстремальном давлении и температуре.

Почему это важно для землетрясений?
Ориентация его кристаллов влияет на скорость сейсмических волн.

Можно ли теперь предсказывать вулканы точнее?
Да, понимание мантийных течений улучшает прогнозы извержений.

Влияет ли это на магнитное поле?
Есть основания полагать, что потоки в нижней мантии связаны с его формированием.

Мифы и правда

• Миф: ядро Земли — полностью жидкий шар.
  Правда: внешнее ядро жидкое, но есть твёрдое внутреннее ядро и текучая твёрдая мантия.

• Миф: в мантии нет движения.
  Правда: твёрдая порода течёт, формируя подземные конвекционные потоки.

Три интересных факта

1. Температура на границе ядра и мантии достигает 4000 °C.

2. Скорость мантийных потоков — всего несколько сантиметров в год, но они двигают целые континенты.

3. Слой D — это «переходная зона», где рождаются глубинные землетрясения.

Исторический контекст

В античности считали, что Земля держится на спинах гигантов или плавает в океане. В Средневековье верили в «огненное ядро», питающее вулканы. Только в XX веке с развитием сейсмологии появилась научная модель слоистой Земли. Теперь же исследования ETH Цюрих показали: в глубинах нет «мертвого камня» — там идёт непрерывная жизнь.