Геологи обнаружили таинственную зону субдукции под Тихим океаном
Ученые обнаружили доказательства древнего морского дна, которое глубоко погрузилось в Землю в эпоху динозавров, бросив вызов существующим теориям о внутренней структуре Земли. Расположенный в Восточно-Тихоокеанском поднятии (граница тектонических плит на дне юго-восточной части Тихого океана), этот ранее неизученный участок морского дна проливает новый свет на внутреннюю работу нашей планеты и на то, как ее поверхность менялась на протяжении миллионов лет.
Исследователи использовали инновационные методы сейсмической визуализации, чтобы заглянуть глубоко в мантию Земли, слой между корой и ядром нашей планеты. Они обнаружили необычно толстую область в мантийной переходной зоне, область, расположенную примерно между 410 и 660 километрами под поверхностью Земли.
Зона разделяет верхнюю и нижнюю мантии, расширяясь или сжимаясь в зависимости от температуры. Команда ученых считает, что недавно обнаруженное морское дно также может объяснить аномальную структуру Тихоокеанской большой области низкой скорости сдвига (LLSVP) — массивной области в нижней мантии Земли — поскольку LLSVP, по-видимому, разделена плитой.
«Эта утолщенная область похожа на окаменелый отпечаток древнего куска морского дна, который погрузился в землю примерно 250 миллионов лет назад», — говорят исследователи. «Это дает нам возможность заглянуть в прошлое Земли, чего у нас никогда не было раньше».
Субдукция происходит, когда одна тектоническая плита скользит под другую, перерабатывая поверхностный материал обратно в мантию Земли. Этот процесс часто оставляет видимые следы движения, включая вулканы, землетрясения и глубокие морские впадины. В то время как геологи обычно изучают субдукцию, исследуя образцы горных пород и отложений, найденных на поверхности Земли, в новой работе они использовали сейсмические волны для зондирования океанского дна.
Изучая, как сейсмические волны распространяются через различные слои Земли, ученые смогли создать подробные карты структур, скрытых глубоко внутри мантии.
«Сейсмическую визуализацию можно рассматривать как нечто похожее на компьютерную томографию. По сути, это позволило нам получить поперечное представление о внутренностях нашей планеты», — говорят ученые. «Обычно океанические плиты материала поглощаются Землей полностью, не оставляя заметных следов на поверхности. Но взгляд на древнюю субдукционную плиту с этой точки зрения дал нам новое понимание взаимосвязи между очень глубокими структурами Земли и геологией поверхности, которые раньше не были очевидны».
То, что обнаружила команда, удивило их — материал двигался через недра Земли гораздо медленнее, чем считалось ранее. Ученые предполагают, что необычная толщина области, которую они обнаружили, предполагает наличие более холодного материала в этой части переходной зоны мантии, намекая на то, что некоторые океанические плиты застревают на полпути, когда они погружаются через мантию.
«Мы обнаружили, что в этой области материал опускался примерно в два раза быстрее, чем мы ожидали, что говорит о том, что мантийная переходная зона может действовать как барьер и замедлять движение материала через Землю», — пояснил Цзинчуань Ван, автор исследования. «Наша работа открывает новые вопросы о том, как глубины Земли влияют на то, что мы видим на поверхности на огромных расстояниях и в огромных временных масштабах».
Заглядывая в будущее, команда ученых планирует расширить свои исследования на другие районы Тихого океана и за его пределы. Они надеются создать более полную карту зон древней субдукции и апвеллинга (геологический процесс, который происходит, когда субдуктированный материал нагревается и снова поднимается на поверхность), а также их влияния как на глубинные, так и на поверхностные структуры Земли.
С помощью сейсмических данных, полученных в результате этого исследования, ученые совершенствуют свои модели того, как тектонические плиты двигались на протяжении всей истории Земли.
«Это только начало», — сказал Цзинчуань Ван. «Мы считаем, что есть еще много древних структур, ожидающих своего открытия в глубоких недрах Земли. Каждая из них может открыть много нового для понимания сложного прошлого нашей планеты и даже привести к лучшему пониманию других планет».
Выводы были опубликованы в журнале Science Advances.