Геологи нашли два объяснения существованию невидимой границы в земной мантии

Фото: Patrick Buechner /flickr

Две новые работы предлагают два альтернативных объяснения тому, что на глубине тысячи километров существует граница раздела в земной мантии. Обе точки зрения не противоречат друг другу: согласно расчетам одной исследовательской группы, вещество мантии в глубине более плотное, чем на границе, а по мнению другой — более вязкое.

Работы опубликованы в журналах Science и Science Advances в один день. В обоих исследованиях принимали участие геологи из Университета Мэриленда в США, а также исследователи из Великобритании и Японии.

На то, что в земной мантии существует некая граница на глубине около одного мегаметра (тысячи километров), натолкнули два обстоятельства. Во-первых, тот факт, что тонущие океанические плиты останавливают движение, достигая мегаметрового барьера. Во-вторых, столбы расплавленной каменной породы, поднимающиеся из глубины Земли, отклоняются от своей траектории на том же уровне. Эти явления указывают на существующее изменение физических свойств мантии на указанной глубине.

В работе, опубликованной в Science, ученые анализировали спутниковые наблюдения особенностей рельефа поверхности Земли. Таким образом они могли соотнести различия формы с локальными колебаниями гравитации. Сравнивая данные обо всех известных мантийных плюмах (потоках расплавленной породы в мантии) с колебаниями вязкости в разных слоях мантии, ученые выяснили, что под мегаметровой границей вещество мантии становится более вязким.

Во втором исследовании авторы создали упрощенную модель мантии Земли и наблюдали за движением океанических плит. Ученые повторяли запуск с разными значениями вязкости вещества, имитируя различия в химическом составе. В реальном мире плиты либо застревают на глубине шестисот или тысячи метров, либо продолжают тонуть. В ряде запусков ученые пытались найти параметры, при которых плиты могли задержаться на мегаметровом рубеже. Оказалось, что такое поведение можно объяснить наличием богатой кремнием базальтовой породы ниже уровня в 1000 км.

Противоречащие, на первый взгляд, объяснения на самом деле не исключают друг друга. Плотность вещества и его вязкость являются физическими свойствами вещества, не связанными напрямую. В будущем две исследовательские группы планируют объединить усилия, чтобы выяснить, действительно ли нижний слой мантии более вязкий и более плотный одновременно.
Теги:

Читать еще на Чердаке: