Фрагменты ранней Земли нашли в нижней мантии

Новая гипотеза связывает зоны сверхнизкой скорости распространения сейсмических волн с остатками вещества молодой планеты — и с появлением Луны.

Фото из открытых источников

Между корой и ядром Земли находится мантия — толстый слой горячей и медленно движущейся породы. Достичь ее с помощью бурения пока невозможно, поэтому информацию о строении мантии ученые получают посредством сейсмических волн. Скорость их прохождения позволяет делать выводы о составе и структуре породы, обнаруживать более и менее плотные участки и слои. Так, в нижней части мантии находятся «зоны сверхнизкой скорости» (Ultra Low Velocity Zones, ULVZ), области шириной в сотни и толщиной в десятки километров, проходя через которые сейсмические колебания резко замедляются.

Природа ULVZ остается неизвестной, и этой загадке посвящена новая статья геологов из Австралийского национального университета, опубликованная в журнале Nature Geoscience. В ней Сурья Пачхаи (Surya Pachhai) и его коллеги рассматривают гипотезу о том, что зоны сверхнизкой скорости отличаются от основной мантии по составу и сохраняют остатки вещества ранней Земли. Богатые оксидами железа, они находятся сравнительно недалеко от ядра планеты и могут влиять на ее глобальное магнитное поле.

Чтобы исследовать ULVZ, ученые отправились в Коралловое море, расположенное между Австралией и Новой Гвинеей. Это область высокой сейсмической активности, что дает хорошие возможности для изучения глубинных слоев Земли. Собрав данные, геологи провели компьютерное моделирование разных вариантов строения ULVZ и того, как они могут влиять на прохождение сейсмических волн.

Полученные результаты сравнивали с реальным сигналом, и после отработки сотен тысяч вариантов была отобрана модель, точнее других соответствующая наблюдениям. Она предполагает, что ULVZ имеют слоистую структуру, а значит, с большой вероятностью могут быть остатками исключительно древнего вещества Земли.

Пачхаи и его коллеги предполагают следующую картину. Более четырех миллиардов лет назад, когда еще шла дифференциация пород и тяжелое железо опускалось к центру, а более легкие силикаты поднимались к поверхности, планета столкнулась с массивным небесным телом. Эта катастрофа привела к появлению Луны, а на самой Земле оставила глубокую «рану» — обширный океан расплавленной магмы. В нем также шло разделение пород на более и менее плотные.

Постепенно остывая и затвердевая, вещество сохранило такое слоистое расположение. Океан превратился в островки, которые погрузились глубоко в мантию, став зонами сверхнизкой скорости — слоистыми плотными участками посреди значительно лучше перемешанной породы.