Исследовательская группа из Лиссабонского университета (Португалия) и Университета Иоганна Гутенберга (Германия) впервые разработала продвинутую численную модель одного из основных процессов, стоящих за движением тектонических плит Земли.
Тектонические плиты, формирующие поверхность Земли, подобны кусочкам головоломки, которые находятся в постоянном, очень медленном движении — в среднем они перемещаются только примерно на 10 сантиметров в год.
Но эти кусочки головоломки не совсем подходят друг другу: есть зоны на одной плите, которые в конечном итоге погружаются под другую — так называемые зоны субдукции, играющие центральную роль в динамике планеты. Это движение медленное, но оно может привести к моментам большого выброса энергии, и за тысячи лет в этих регионах образовались большие горные хребты или морские впадины.
Как возникают эти зоны субдукции и как они развиваются с течением времени?
Геологи уже знают, что в этих зонах в масштабе тысячелетий этот процесс может застаиваться и обращаться вспять, порождая новые зоны субдукции. Но нужно было еще знать, как это происходит, и включать в модели различные (и огромные) силы, участвующие в этом процессе.
Теперь впервые удалось смоделировать в трех измерениях один из самых распространенных процессов формирования новых зон субдукции, обеспечив динамическое и реалистичное моделирование всех сил, включая собственную гравитацию Земли.
«Зоны субдукции — одна из главных особенностей нашей планеты и главная движущая сила тектоники плит и глобальной динамики планеты. Зоны субдукции — это также места, где происходят землетрясения большой силы, как в случае Тихоокеанского огненного кольца, самой большой системы зон субдукции в мире. По этой причине крайне важно понять, как зарождаются новые зоны субдукции и как происходит этот процесс», — объясняет Хайме Алмейда, автор исследования из Лиссабонского университета.
Каждая симуляция, которая привела к полученным результатам, обрабатывалась на суперкомпьютере в Университете Иоганна Гутенберга (Германия) в течение недели.
Но для работы на этом суперкомпьютере могли бы потребоваться недели или даже месяцы, если бы не вычислительный код, недавно разработанный в этом университете, значительно более эффективный, чем другие доступные коды.
«Теоретически уже предполагалось, что новые зоны субдукции с большей вероятностью могут образоваться из ранее существовавших, но модели такого рода никогда не проводились. В некотором смысле это кажется проще и более вероятным, чем предполагалось», — говорят ученые.
Эта модель открывает новые перспективы и представляет собой отправную точку для изучения конкретных регионов нашей планеты.
«Сейчас мы применяем эти модели к конкретным случаям, таким как зоны субдукции, которые начинаются в Атлантическом океане, в Карибском бассейне, на дуге Шотландии, рядом с Антарктидой и на юго-западной окраине Португалии, и это может привести к закрытию Атлантического океана. Лиссабонское землетрясение 1755 года, возможно, было предвестником начала субдукции на нашей окраине, и есть данные морской геологии, подтверждающие это», — заключают ученые.