Жутко поверить, но это Мать-Земля изнутри, как её смоделировал доктор Макнамара. Красноватые потоки — восходящие — плюмы, голубые — нисходящие (анимация с веб-сайта mcnamara.asu.edu).
Занимательное открытие сделали не так давно Аллен Макнамара (Allen K. McNamara) и Эдвард Гарнеро (Edward J. Garnero) из института исследовательских работ Земли и космоса (School of Earth and Space Exploration) при институте Аризоны (Arizona State University — ASU).
Результаты их исследования, как досадно бы это не звучало, тяжело выложить обыденным языком. Но учёные рискнули передать сущность собственной работы легким и легкодоступным слогом, понятным обычному человеку, не искушённому ни в исследовательских работах Земли, ни космоса.
У ряда планет (у нашей, к примеру) меж корой и железно-никелевым ядром поперечником порядка 6,4 тыщи км находится слой из жаркой горной породы — мантия.
Кора шириной около 40 км "работает" как музей геологической истории, в каком равномерно скапливается прошедшее планетки в слоях породы.
Аллен Макнамара: "Наше исследование ставило впереди себя цель собрать воедино данные новейших сейсмологических исследовательских работ для того, чтоб наложить некие ограничения на имеющиеся догадки о динамике мантии". О том, что вышло из этой затеи, можно выяснить из статьи, размещенной в журнальчике Science (фото с веб-сайта asunews.asu.edu).
Мантия же повсевременно изменяется из-за происходящего в ней конвективного смешивания входящих в неё веществ. В ряде уже сложившихся моделей, обычно, подразумевается, что состав мантии фактически равномерный. Но ж Гарнеро и Макнамара нашли, что это далековато не так. И это почти все меняет.
По словам геологов из упомянутого аризонского дуэта, процессы, происходящие в самой удалённой от нас части земной мантии, в её нескольких самых нижних сотках км, играют принципную роль в геологической эволюции Земли.
Исследования этого слоя планетки очень важны — они отлично помогают привести в систему многие сведения из области современной геофизики и геохимии.
Макнамара и Гарнеро нашли, что в том регионе мантия характеризуется значимой неоднородностью. В особенности достойные внимания процессы происходят в самых нижних нескольких 10-ках км. Там в мантии есть потоки вещества, которые ведут себя изолированно, независимо друг от друга, и хотя температура там очень большая (несколько тыщ градусов), они движутся очень медлительно.
В целом, как отметили исследователи, этот регион самый "аномальный" по сопоставлению с другими частями мантии.
Вообщем, эти потоки в мантии (их именуют плюмами) сами по для себя — любознательные штуки. А именно тем, что их движение не находится в зависимости от обыденных конвективных потоков в мантии. Не считая того, плюмы оказывают влияние на появление различных увлекательных геологических образований на коре — к примеру, земных и даже марсианских жарких точек.
Нерастворённый мёд в воде — это непростая система (в банке справа система поординарнее — обыденный мёд). На базе таковой консистенции в соотношении 1 : 4, как тут, получится, кстати, крутая медовуха! Как здесь не увлечься геодинамикой? (фото с веб-сайта billbasquin.com).
Так что все-таки происходит в мантии? Аллен Макнамара разъясняет это до боли просто и смачно.
"Представьте для себя котелок с кипящей водой. Материал для примера роли не играет, — убеждает ученый. — Сейчас на уровне мыслей шмякните в неё баночку мёда. Конвекция в нём будет происходить независимо от конвекции в воде — получится непростая система".
Естественно, подразумевается, что мёд растворяться не будет, что несколько удивительно, зато немножко аппетитно. Но принципиально, что здесь соблюдена логика модели процессов снутри мантии, выявленная Макнамарой и Гарнеро.
К ней учёные пришли, пока разбирались с давней неувязкой наук о Земле: по причинам, казавшимся не поддающимися объяснению, сейсмические волны в мантии распространяются с непостоянной скоростью. Неувязка, нужно сказать, болезненная: она истязала научный мир последние четверть века и привела к возникновению 2-ух 10-ов взаимно противоречивых теорий, объясняющих таковой парадокс.
Условное изображение Земли по версии аризонских геологов. В центре — ядро (оранжевое). В мантии выделены области неспешного (тёмно-красные) и резвого (тёмно-синие) распространения сейсмических волн (они показаны жёлтыми полосами, а их источник — район землетрясения — красноватой точкой), значительно отличающиеся друг от друга составом. Тут показано "аномальное" скопление вещества под Тихим океаном, которое лучше исследовано (иллюстрация: AAAS/Science).
Сейчас анализ, изготовленный спецами из Аризоны, показал, что секрет — в разнородности вещества.
Исследование выявило, что загвоздка кроется в 2-ух мощных густых скоплениях в мантии, резко отличающихся по хим составу от окружающего их вещества. Одна размещена под Тихим океаном, другая — под Атлантическим и Африкой.
Печенье с арахисовым маслом, м-м-м… Как после такового не записаться в геологи? (фото с веб-сайта chocolatebytes.com)
Под давлением мантия теряет характеристики упорядоченного твёрдого тела и уподобляется текучему материалу. Поэтому-то она и ведёт себя в особенности особенно в самом низу, у ядра.
"Можно представить, что эти скопления изготовлены из арахисовой пасты, — не унимается наш гурман-геолог. — Они состоят из твёрдого вещества, но под действием больших давлений и температур становятся мягенькими, что твоё ореховое масло, которое при мельчайшем нажатии начинает разливаться".
Особенности динамики вещества в сих скоплениях важны для осознания не только лишь конфигураций скорости сейсмических колебаний в мантии, да и перемещений тектонических плит, приводящих к землетрясениям и развитию земного рельефа — уточнили исследователи.
Трёхмерная карта сейсмической томографии, составленная в данном исследовании, на глубине до 660 км. Она показывает области огромных и неспешных скоростей распространения сейсмических колебаний, показанные голубым и красноватым цветами соответственно (иллюстрация E.J. Garnero, A.K. McNamara).
"Данные скопления сказываются на конфигурациях конвективной циркуляции в мантии. Не будь их, конвекция там протекала бы совершенно по-другому", — добавляет Макнамара, сейчас безо всякой кулинарии.
Кстати, из-за всего этого потоки тепла, распространяющегося от ядра, движутся повдоль "стен" этих скоплений, за счёт чего и появляются плюмы, которые сформировали такие геологические диковинки, как Гавайи, Галапагосы и Исландия.
Модель областей конвекции плюмов на глубине до 660 км (иллюстрация E.J. Garnero, A.K. McNamara).
