Понимание внутреннего устройства нашей планеты всегда было увлекательной задачей для ученых. Теперь команда исследователей применила инновационную модель высокого разрешения для изучения структуры мантии Земли, обнаружив неожиданные зоны, которые могут изменить наше представление о внутренних процессах Земли. Это достижение делает нас на шаг ближе к разгадке секретов, погребенных в тысячах километров под нашими ногами.
Мантия Земли, расположенная между ядром и корой, традиционно была недоступна для прямого исследования. Не существует ни технологий, способных бурить на такую глубину, ни методов получения образцов породы из этого внутреннего слоя. По этой причине геофизики полагаются на косвенные методы, такие как анализ сейсмических волн, генерируемых землетрясениями. Эта процедура, похожая на использование ультразвука в медицине, позволяет ученым изучить, как волны распространяются через Землю, и выявить детали ее плотности и состава.
Когда происходит землетрясение, сейсмические волны распространяются во всех направлениях от эпицентра. На своем пути эти волны преломляются, дифрагируют или отражаются в зависимости от материала, через который они проходят. Данные, собранные сейсмографическими станциями, позволяют ученым построить карту внутренней структуры планеты. На сегодняшний день этот метод является основополагающим для выявления погруженных тектонических плит в так называемых зонах субдукции, где одна плита погружается под другую в мантию.
Глобальное распределение сейсмических станций, мест расположения приемников и аномалий скорости сейсмических волн, использованных для построения модели FWI REVEAL.
В ходе недавнего исследования, проведенного учеными из Калифорнийского технологического института и Высшей технической школы Цюриха, было сделано неожиданное открытие: в мантии Земли под западной частью Тихого океана обнаружены зоны, по своим характеристикам напоминающие остатки погрузившихся тектонических плит. Однако эти зоны расположены далеко от границ плит, где обычно происходит субдукция, и геологических доказательств субдукции в этих местах нет. Это открытие, опубликованное в журнале Scientific Reports, бросает вызов существующим теориям тектоники плит и поднимает новые вопросы о внутренней динамике Земли.
Отличительной особенностью этого открытия от предыдущих исследований является использование техники, известной как инверсия полных форм волн. Этот метод анализирует все типы сейсмических волн для создания более детальной модели мантии Земли. Несмотря на высокую точность, этот подход также чрезвычайно требователен к вычислительным мощностям, поэтому исследователям пришлось задействовать суперкомпьютер Piz Daint в Лугано.
Одна из самых интригующих аномалий лежит прямо под западной частью Тихого океана. По словам Томаса Схаутена, ведущего автора исследования, эти зоны могут состоять из материала, который не согласуется с текущими ожиданиями относительно тектонического цикла. Это могут быть богатые железом материалы, накопленные в результате движений мантии за миллиарды лет, или даже фрагменты древнего материала, сохранившиеся с момента образования мантии 4 миллиарда лет назад.
Это открытие позволяет предположить, что мантийные аномалии встречаются чаще, чем считалось ранее, и открывает новые возможности для понимания внутренней динамики нашей планеты. Однако оно также подчеркивает необходимость создания еще более совершенных моделей для интерпретации свойств материала, лежащего в основе скоростей сейсмических волн. По словам Схаутена, сейчас задача состоит в том, чтобы разложить эти сигналы на составляющие и связать их с конкретными параметрами материала, такими как химический состав или упругость.
То, что скрывается под западной частью Тихого океана, может оказаться не просто геологической загадкой, а ключом к расшифровке самых глубоких тайн нашей планеты.
