В гравитационном поле Земли засекли аномалию: причиной стали сдвиги массы в недрах планеты

В 2007 году над восточной частью Атлантического океана произошло нечто странное: спутники, вращающиеся вокруг Земли, заметили, что гравитационное поле нашей планеты развило аномалию континентального масштаба, а затем вернулось к своему исходному состоянию, пишет Science Alert.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Это странное событие осталось незамеченным для людей на поверхности планеты, однако ученые засекли его с помощью данных, собранных спутниками гравитационного мониторинга. Новый анализ указывает на то, что причиной стало колоссальное перераспределение массы глубоко под нашими ногами.

Аномалия в гравитационном поле Земли

Исследование было проведено группой ученых под руководством геофизика Шарлотты Гогн Гурантон из Парижского городского университета во Франции. Команда обнаружила, что перераспределение, вероятно, было результатом фазового перехода вещества на глубине около 3000 километров, вблизи нижней границы мантии.

Отметим, что аномалия была обнаружена совместной миссией DLR и NASA под названием "Эксперимент по гравитационному восстановлению и климату" (GRACE). Пара спутников находилась на орбите Земли с 2002 по 2017 год.

Спутники, вращающиеся по низкой околоземной орбите, гораздо более чувствительны к изменениям гравитационного поля Земли, чем датчики на поверхности. Они находятся в определенной близости друг от друга, образуя определенную формацию, а расстояние между ними меняется по мере изменения напряженности гравитационного поля.

Ученые считают, что эти изменения можно связать с изменениями распределения масс на поверхности, которые проявляются как незначительные изменения в гравитационном поле планеты, в том числе:

• изменения в подземных водоемах;
• таяние ледников;
• изменение уровня моря.

Команда предположила, что эти спутники могли зафиксировать некие смещения масс из более глубоких недр планеты. Чтобы проверить эту теорию, ученые изучили данные, собранные во время миссии GRACE, в поисках признаков аномалии, не соответствующей поверхностной активности.

Перераспределение массы Земли

Аномалия была зафиксирована в период с 2006 по 2008 год, с пиком в январе 2007 года. Ученые обнаружили едва заметную, но обширную картину: более сильная гравитация в одной полосе и более слабая сразу за ней, охватывающую около 7000 километров над восточной частью Атлантики. Данные указывают на перераспределение массы, а не просто на ее добавление или удаление.

Еще более любопытным стало то, что сигнал совпадал с рывком магнитного поля Земли в том же регионе, зарегистрированным другими спутниками, известными как геомагнитный рывок. Авторы нового исследования считают, что эти изменения являются результатом изменений глубоко внутри планеты, вблизи или даже в жидком внешнем ядре.

В ходе исследования ученые смоделировали несколько сценариев, чтобы определить, может ли гравитационная аномалия быть связана с поверхностными процессами, уделяя особое внимание перемещению воды, как грунтовой, так и океанической.

С помощью моделей удалось не только сопоставить местоположение, масштаб или время аномалии, но и физически невозможно определить объем движущейся воды, необходимый для возникновения аномалии наблюдаемого масштаба. Когда поверхностные процессы были исключены, ученым осталось выяснить, какие процессы в недрах планеты могли бы быть ответственны за это.

Самым распространенным минералом в мантии Земли является бриджманит ((Mg,Fe)SiO₃). При определенных условиях минера может претерпевать фазовый переход, переходя из кристаллической структуры перовскита в постперовскитную. Простыми словами, атомы внутри минерала переходят в другую конфигурацию решетки – это происходит при очень высоких температурах и давлениях, которые, как нам известно, встречаются лишь на границе ядра и мантии.

Это изменение структуры бриджаманита влечет за собой значительное изменение плотности материала, что способно перераспределить массу в определенной области, вызывая резкие сдвиги гравитационного поля под ней. Это также может объяснить геомагнитный рывок, произошедший в то же время.

Отметим, что результаты исследователей еще придется проверить, однако ученые обнаружили еще несколько любопытных особенностей. Например, сейсмические данные указывают на странные сгустки материала вблизи ядра планеты, свойства которых, по-видимому, отличаются от свойств окружающего материала. Предполагаемое местоположение сдвига фазы гравитационной аномалии 2007 года находилось очень близко к одному из этих сгустков, что может указывать на связь этих двух явлений.