Вчені розкрили походження гігантських «крапель» у надрах Землі

Науковці зробили крок до розв’язання однієї з найбільших геологічних загадок Землі — походження двох масивних щільних структур, що приховані на межі ядра та мантії. Йдеться про великі провінції з низькою швидкістю зсуву (LLSVP) — гігантські зони в нижній мантії, відкриті ще у 1980-х роках за допомогою аналізу сейсмічних хвиль. Одна з них розташована під Африкою, інша — під Тихим океаном, і обидві давно привертають увагу вчених через свій незвичний хімічний склад.

Сейсмічні хвилі сповільнюються, проходячи через LLSVP, що вказує на склад, відмінний від навколишньої мантії. Африканська структура також пов’язана зі зниженням інтенсивності магнітного поля над Атлантикою, що робить її ще загадковішою. За останні роки з’явилося чимало гіпотез щодо їхнього походження — від залишків давніх тектонічних плит до матеріалу, який міг потрапити в мантію після зіткнення Землі з протопланетою Тейєю.

Нове дослідження геодинаміків під керівництвом Йошінорі Міядзакі з Університету Ратґерса пропонує інший механізм формування LLSVP. Вчені проаналізували існуючі моделі й встановили, що гіпотеза про первинний магматичний океан не стикується з відомими даними про феропериклаз — мінерал, кількість якого мала б бути значно вищою.

Тому команда змоделювала процес охолодження ранньої Землі, врахувавши можливий вихід легших компонентів із розпеченого ядра. Згідно з моделлю, оксид магнію та діоксид кремнію могли швидше кристалізуватися та підніматися із ядра до магматичного океану, змінюючи його хімічний склад. Це сприяло формуванню мінералів бриджманіту та сейфертиту при низькій частці феропериклазу — саме такі пропорції фіксуються сучасними сейсмічними спостереженнями.

Згодом ці матеріали могли формувати масивні щільні зони, що збереглися протягом 4,5 мільярда років і стали тим, що нині відоме як LLSVP. Поруч із цими структурами вчені знаходять також зони наднизької швидкості (ULVZ), що додатково підтверджує складну й багатошарову будову межі між ядром і мантією.

Міядзакі наголошує, що розуміння походження LLSVP може пояснити не лише будову надр, а й причини унікальної тектонічної активності Землі. Якщо ці структури впливали на ранній рух плит, це може частково пояснити, чому геологічна еволюція нашої планети відрізняється від інших тіл Сонячної системи.

За словами дослідника, нинішні висновки допомагають поступово скласти цілісну картину: «Навіть маючи дуже мало підказок, ми починаємо будувати історію, яка має сенс. Це дослідження додає впевненості в тому, як еволюціонувала Земля і чому вона така особлива».