В мантии Земли есть липкий слой, о котором мы не знали

Фото: Wikimedia Commons

Он покрывает по крайней мере 44 процента планеты.

Большая часть мантии Земли горячая, но твердая, с породами, которые деформируются медленно, а не трескаются, как это делают более холодные породы земной коры. Но новое исследование показало, что примерно в 150 км от поверхности Земли находится слой расплавленной породы.

Обнаружение этого «липкого» слоя поможет исследователям лучше понять, как тектонические плиты «плавают» поверх этого слоя мантии, говорит ведущий автор работы Цзюньлинь Хуа, исследователь в области наук о Земле из Техасского университета в Остине.

Расплавленная порода находится в астеносфере, верхнем слое мантии, который залегает на глубине от 80 до 200 км ниже поверхности Земли. Единственный способ заглянуть в этот слой мантии – изучить сейсмические волны от землетрясений. Исследователи могут обнаруживать волны на сейсмических станциях, установленных по всему миру, ища тонкие изменения в формах волн, которые указывают, через какие материалы они прошли.

По словам Хуа, ранее исследователи знали, что некоторые части астеносферы были более горячими, чем другие, и были обнаружены неоднородные области расплава. Но мало что было известно о том, насколько глубоким и обширным было плавление пород.

Чтобы выяснить это, Хуа и его коллеги собрали данные о тысячах сейсмических волн, обнаруженных на 716 станциях по всему миру. Они заметили, что вместо того, чтобы удерживать небольшие области расплава, астеносфера, по-видимому, содержит частично расплавленный слой, который простирается по всему земному шару, по крайней мере, под 44% планеты.

Исследователи обнаружили, что эта область может быть намного больше, потому что они не смогли исследовать дно океана, который, вероятно, покрывает слой и занимает гораздо большую площадь, чем континенты.

Как ни странно, этот расплавленный слой, кажется, не влияет на движение тектонических плит. Исследователи обнаружили, что области расплава не влияли на вязкость мантии или склонность к ее течению.

«[Эту] расплавленную породу в дополнение к твердой породе деформировать не сильно легче, чем одни только твердые породы. Таким образом, вопреки предположениям, эти расплавы хотя и присутствуют, но не влияют на то, насколько легко тектонические плиты могут двигаться над астеносферой», – Цзюньлинь Хуа.

По словам авторов исследования, это полезная информация для построения компьютерных моделей движения плит.

«Мы не можем исключить, что локальное плавление не имеет значения. Но я думаю, что это заставляет нас рассматривать эти наблюдения как маркер того, что происходит в целом на Земле, а не обязательно как активных вклад в что-либо. В этом исследовании мы в основном используем сейсмические инструменты на континентах, и, хотя мы также использовали некоторые инструменты с океанских островов, в океане, безусловно, есть некоторый пробел в данных.

Следовательно, дальше хорошо было бы использовать другие типы данных или сейсмических инструментов, расположенных на дне океана, для заполнения этого пробела в наших знаниях», – заключает Хуа.