Тайна ядра Земли раскрыта: как твердая порода течет на глубине 3000 км под нами
Новое исследование команды ученых под руководством профессора экспериментальной минералогии Мотохико Мураками из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) раскрыло механизмы, о которых ученые догадывались десятилетиями, но не могли подтвердить.
На глубине около 2700 километров находится загадочная зона, получившая название слой D» (D double-prime, D дубль прим). Проходящие через нее сейсмические волны ведут себя странно — их скорость резко меняется, словно они переходят в иную среду. Еще в 2004 году Мураками установил, что основной минерал нижней мантии Земли — перовскит — при экстремальном давлении и температуре переходит в новую фазу — постперовскит. Это открытие объяснило часть аномалий, но не все. Уже в 2007 году тот Мураками пришел к выводу, что простое изменение фазы минерала не может быть единственной причиной ускорения сейсмических волн.
Потребовались годы и сложное компьютерное моделирование, чтобы раскрыть этот секрет: оказывается, кристаллы постперовскита обладают разной жесткостью в зависимости от их ориентации. Только в том случае, когда все кристаллы направлены одинаково, волны ускоряются так, как наблюдается в слое D». Это натолкнуло ученых на мысль о том, что внутри Земли, на границе мантии и ядра, должны существовать силы, которые могут упорядочивать структуру этих кристаллов.
Ответ оказался неожиданным: выяснилось, что твердая порода мантии на этой глубине медленно течет, создавая горизонтальные потоки. Это течение вызывает выравнивание кристаллов, что и приводит к ускорению сейсмических волн. Иными словами, именно внутренние потоки твердой мантии формируют сейсмическое поведение Земли, которое мы наблюдаем. Этот вывод удалось подтвердить в ходе уникального лабораторного эксперимента, в котором были воссозданы экстремальные условия недр нашей планеты. Ученые измерили скорость распространения волн и получили те же результаты, что и в реальных наблюдениях.
Так гипотеза о том, что в глубинах Земли текут твердые породы, превратилась в доказанный факт. Это открытие не только объясняет загадку слоя D», но и позволяет ученым понять больше о динамике недр нашей планеты. Ранее специалисты уже предполагали, что такие течения возможны, но никто не мог их наблюдать напрямую. Теперь стало ясно: Земля активна не только на своей поверхности, но и в самом своем сердце.
Если ученым удастся картографировать эти потоки, мы сможем увидеть невидимый «двигатель», который управляет геологической активностью, а возможно, и влияет на формирование магнитного поля Земли.
