Под ногами — катастрофа: ученые обнаружили тектонические потоки у ядра планеты

Сейсмологи приоткрыли завесу над одним из самых загадочных участков внутренней структуры нашей планеты — границей между мантией и ядром на глубине около 2900 километров. Новое масштабное исследование, основанное на анализе данных более чем 5000 землетрясений, позволило ученым создать наиболее подробную на сегодняшний день модель этого недоступного слоя.

Как отмечают исследователи, сейсмические волны, порожденные мощными землетрясениями, распространяются по всей Земле, взаимодействуя с различными породами. Эти колебания фиксируются десятками сейсмических станций по всему миру, и, сопоставляя их поведение, ученые могут буквально "просвечивать" недра планеты, словно с помощью рентгена.

Исследование выявило, что древние тектонические плиты, поглощённые мантией сотни миллионов лет назад, не исчезли бесследно. Они опускаются к самому ядру, где накапливаются вдоль его границы, а затем начинают просачиваться вдоль нее, формируя сложные потоки пород в нижней мантии.

По словам Джонатана Вольфа, сейсмолога из Калифорнийского университета в Беркли, эти данные помогают по-новому взглянуть на мантийную систему Земли. Установлено, что нижняя мантия — это вовсе не однородная зона, как представлялось ранее. На глубине обнаружены колоссальные структуры, превышающие размеры Эвереста в сто раз. Среди них — загадочные горячие образования, известные как области с пониженной скоростью сдвига, а также более мелкие "горные" зоны, где, по предположениям ученых, скопились остатки древних плит.

Огромный массив данных позволил также зафиксировать проявления сейсмической анизотропии — явления, при котором скорость прохождения волн зависит от направления распространения и структуры пород. Это даёт ценную информацию о существующих в мантии течениях, вызванных деформацией кристаллов и движением пород. Именно эти процессы, как считают ученые, запускают тектоническую активность на поверхности.

Однако изучение анизотропии связано с рядом трудностей. Мало какие волны проходят через недра под нужными углами, а шумы верхней мантии мешают точным измерениям. Кроме того, собирать и синхронизировать данные из десятков сейсмостанций по всему миру — задача крайне непростая.

Чтобы преодолеть эти барьеры, команда Вольфа проанализировала сейсмические волны от 5300 землетрясений, произошедших с 1995 года. Получив детальную карту вариаций скорости волн, ученые смогли построить изображение, где в отдельных зонах плотность информации в 100 раз превышает данные прежних исследований. Это позволило изучить примерно три четверти нижней мантии с беспрецедентной точностью.

Результаты показали, что в глубинных слоях происходят сложные тектонические процессы, в основном в местах скопления древних плит, когда-то втянутых в недра. В некоторых регионах, например под Азией, была зафиксирована аномально горячая область, известная как Пермская аномалия, окружённая поднимающимися породами. По мнению исследователей, она может быть источником горячего плюма, подобного тому, что в прошлом вызвал Сибирские траппы — масштабные извержения, приведшие к пермскому вымиранию.

Ученые надеются, что дальнейшая детализация карты поможет установить более прочную связь между событиями в глубинах планеты и вулканической активностью на её поверхности — от загадок Йеллоустоуна до вулканов Гавайев.