Удивительные структуры у ядра Земли могут быть шрамами от межпланетного столкновения

Столкновение с планетой размером с Марс 4,5 млрд лет назад могло оставить неисправимые следы в глубине мантии нашей планеты.

Согласно новым исследованиям, группа загадочных сверхплотных структур вблизи ядра Земли может быть остатками древнего межпланетного столкновения.

Эти удивительные структуры известны как зоны сверхнизких скоростей (ULVZ), поскольку генерируемые землетрясениями сейсмические волны проходят через эти зоны примерно на 50% медленнее, чем через окружающую мантию. Это значит, что ULVZ также намного более плотные, чем остальная часть мантии, и, возможно, состоят из более тяжелых элементов.

Трудно сказать что-нибудь наверняка об этих плотных сгустках породы, потому что ULVZ находятся почти на 2900 километрах под поверхностью Земли – одна группа сгруппирована глубоко под Африкой, а другая под Тихим океаном, где встречаются каменистая мантия и жидкометаллическое наружное ядро. Это слишком глубоко, чтобы человеческие глаза могли увидеть; только сейсмические данные могут дать подсказки о размере, форме и структуре ULVZ.

Теперь, используя новую компьютерную модель и свежие сейсмические наблюдения из глубины Австралии и Новой Зеландии, исследователи, возможно, добавили важную деталь в пазл ULVZ. Согласно исследованию, опубликованному 30 декабря 2021 года в журнале Nature Geoscience, эти зоны не являются однородными структурами, а скорее состоят из слоев различных материалов, которые накапливались в течение эонов.

«Самый неожиданный вывод состоит в том, что зоны сверхнизких скоростей не однородны, а содержат сильные структурные и композиционные вариации внутри», – сказал ведущий автор исследования Сурья Пачхай, постдокторант Австралийского национального университета. "Этот тип ULVZ можно объяснить химическими [вариациями], возникшими в самом начале истории Земли, которые все еще плохо перемешаны после 4,5 миллиарда лет мантийной конвекции". (Мантийная конвекция – это процесс, с помощью которого твердые породы в мантии планеты медленно двигаются в соответствии с тепловыми потоками.)

После того, как их компьютерные симуляции показали, что у ULVZ вероятна слоистая или смешанная структура, исследователи предложили возможную историю происхождения структур — историю, которая начинается более 4 миллиардов лет назад, примерно в то время, когда впервые сформировалась каменистая кора Земли. Под поверхностью более тяжелые элементы, такие как железо, опускались в ядро ​​планеты, тогда как более легкие элементы, как кремний, поднимались к мантии.

Эта организация вышла из строя, когда планета размером с Марс, известная как Тея, врезалась прямо в раннюю Землю – древний катаклизм, который исследователи называют гипотезой гигантского удара. Столкновение могло привести к выбросу огромного количества мусора на орбиту Земли, что, возможно, привело к образованию Луны, а также повысило температуру всей планеты и создало большой океан магмы на поверхности планеты, рассказал Пачхай.

По словам исследователей, разные породы, газы и кристаллы, выкованные при столкновении, были бы рассеяны в этом океане магмы, но не навсегда. В течение следующих миллиардов лет до дна мантии опускались более тяжелые материалы, а затем более легкие, что в конечном итоге создало плотно слоистую структуру из железа и других элементов на грани ядро-мантии. По мере того как мантия взбалтывалась веками, этот плотный слой разделился бы на меньшие сгустки, распределенные по нижней мантии, что фактически дало нам ULVZ, о которых мы знаем сегодня.

Исследователи добавляют, что этот сценарий может не объяснить источник всех ULVZ, поскольку есть также некоторые доказательства того, что другие явления, такие как таяние погружающейся в мантию океанской коры, могут объяснить ULVZ. Однако модели команды показывают, что гипотеза гигантского удара надежно объясняет, как могли быть созданы плотные слоистые зоны.

На украинском: https://cikave-info.blogspot.com/2022/01/blog-post_7.html