Затонувшие континенты вблизи ядра Земли могут нарушить равновесие магнитного поля

Минеральные структуры размером с континент, выступающие из нижней мантии в сторону внешнего ядра Земли, могут способствовать нестабильности магнитного поля нашей планеты. Исследование опубликовано в Scientific Reports.

Два странных образования — одно под Тихим океаном, а другое под Африкой — похожи друг на друга по сейсмическим волнам, поэтому предполагалось, что они имеют одинаковый состав.

Однако Джеймс Пантон, геодинамик из Кардиффского университета, и его коллеги пришли к другому выводу. Они установили, что эти регионы имеют разный состав и историю формирования. Если их предположение верно, это может оказывать влияние на тепловой поток и конвекционные процессы в глубинах Земли, что, в свою очередь, может повлиять на формирование магнитосферы нашей планеты.

Две «крупные низкоскоростные провинции» высотой до 900 км и шириной в тысячи километров озадачивают ученых с тех пор, как их обнаружили по сейсмическим данным в 1980-х годах. Исследования показали, что они по крайней мере частично состоят из бывшей океанической коры.

«Это… увлекательно — видеть связь между движениями плит на поверхности Земли и структурами на глубине 3 тыс. км в недрах нашей планеты», — говорит сейсмолог Оксфордского университета Паула Колемайер.

Миллионы лет естественной цикличности коры смешали то, что когда-то было поверхностью Земли, глубоко в мантии. Полученный состав теперь покрывает до 30% ядра, замедляя сейсмические волны, которые геологи используют для зондирования внутренней структуры Земли.

«Наши модели циркуляции мантии за последний миллиард лет демонстрируют, что крупные провинции с низкой скоростью могут естественным образом формироваться в результате переработки океанической коры», — пишут Пантон и его команда, оспаривая конкурирующие теории о том, что аномалии возникли в результате столкновения с Землей около 4,5 миллиарда лет назад, что привело к образованию Луны.

Исследователи обнаружили, что структура Тихого океана, по-видимому, содержит на 50% больше свежей океанической коры, смешанной с африканской провинцией. Это приводит к большей разнице в составе между Тихоокеанской провинцией и окружающей мантией, не говоря уже о заметной разнице в ее плотности.

«Мы обнаружили, что Тихоокеанская крупномасштабная низкоскоростная провинция обогащена субдуцированной океанической корой. Это говорит о том, что причиной этой разницы является недавняя история субдукции Земли», — говорит Пантон.

Команда предполагает, что печально известное своей активностью Тихоокеанское огненное кольцо постоянно пополняет земную кору.

Напротив, регион вокруг африканской структуры не столь геологически активен, поэтому содержащаяся в нем более древняя кора была более тщательно перемешана, что сделало эту структуру менее плотной.

«Тот факт, что эти две крупные провинции с низкой скоростью движения различаются по составу, но не по температуре, является ключевым в истории и объясняет, почему они кажутся одинаковыми с сейсмической точки зрения», — поясняет Келемейер.

Разница температур между двумя структурами и окружающими их регионами влияет на процесс рассеивания тепла из ядра Земли. Это, в свою очередь, воздействует на конвекцию в ядре, которая регулирует магнитное поле нашей планеты.

Исследователи предполагают, что две структуры мантии могут вызывать разбалансировку магнитного поля, которое обеспечивает необходимые условия для существования атмосферы, пригодной для жизни. Это происходит из-за того, что эти структуры не позволяют теплу из ядра равномерно распределяться по планете.

Уже установлено, что крупная провинция Африки с низкой скоростью влияет на ослабление магнитного поля в этом регионе.

Для более глубокого понимания последствий асимметрии Земли исследователям требуется больше данных, включая наблюдения за гравитационным полем планеты.

Ранее другое исследование показало, что внутри ядра Земли есть признаки скрытой, неизвестной ранее структуры. Знания о том, что находится под земной корой, в основном основаны на информации, полученной от вулканов, и на информации, полученной от сейсмических волн. Исследования показывают, что внутреннее ядро ​​Земли, по-видимому, имеет внутри себя еще одно, более внутреннее ядро.