Новое исследование команды ученых под руководством профессора экспериментальной минералогии Мотохико Мураками из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) раскрыло механизмы, о которых ученые догадывались десятилетиями, но не могли подтвердить.
На глубине около 2700 километров находится загадочная зона, получившая название слой D" (D double-prime). Проходящие через нее сейсмические волны ведут себя странно — их скорость резко меняется, словно они переходят в иную среду. Еще в 2004 году Мураками установил, что основной минерал нижней мантии Земли — перовскит — при экстремальном давлении и температуре переходит в новую фазу — постперовскит. Это открытие объяснило часть аномалий, но не все. Уже в 2007 году тот Мураками пришел к выводу, что простое изменение фазы минерала не может быть единственной причиной ускорения сейсмических волн.
Потребовались годы и сложное компьютерное моделирование, чтобы раскрыть этот секрет: оказывается, кристаллы постперовскита обладают разной жесткостью в зависимости от их ориентации. Только в том случае, когда все кристаллы направлены одинаково, волны ускоряются так, как наблюдается в слое D". Это натолкнуло ученых на мысль о том, что внутри Земли, на границе мантии и ядра, должны существовать силы, которые могут упорядочивать структуру этих кристаллов.
Ответ оказался неожиданным: выяснилось, что твердая порода мантии на этой глубине медленно течет, создавая горизонтальные потоки. Это течение вызывает выравнивание кристаллов, что и приводит к ускорению сейсмических волн. Иными словами, именно внутренние потоки твердой мантии формируют сейсмическое поведение Земли, которое мы наблюдаем. Этот вывод удалось подтвердить в ходе уникального лабораторного эксперимента, в котором были воссозданы экстремальные условия недр нашей планеты. Ученые измерили скорость распространения волн и получили те же результаты, что и в реальных наблюдениях.
Так гипотеза о том, что в глубинах Земли текут твердые породы, превратилась в доказанный факт. Это открытие не только объясняет загадку слоя D", но и позволяет ученым понять больше о динамике недр нашей планеты. Ранее специалисты уже предполагали, что такие течения возможны, но никто не мог их наблюдать напрямую. Теперь стало ясно: Земля активна не только на своей поверхности, но и в самом своем сердце.
Если ученым удастся картографировать эти потоки, мы сможем увидеть невидимый «двигатель», который управляет геологической активностью, а возможно, и влияет на формирование магнитного поля Земли.
Ранее ученые выявили необычный способ формирования ядер планет.
