В Индийском океане есть гигантская гравитационная дыра, и ученые, возможно, наконец знают причину ее появления

Сила гравитации на Земле постоянна, но наша планета не является однородной сферой. Она покрыта неровностями, а геология различной плотности воздействует на близлежащие массивы с незначительно отличающейся степенью силы на волнистой карте, известной как геоид.

Глубоко под Индийским океаном это притяжение ослабевает до крайне низкого уровня, составляя то, что считается массивной гравитационной «дырой» размером около трех миллионов квадратных километров примерно там, где морское дно погружается в обширную впадину.

Это одна из самых глубоких гравитационных аномалий на Земле, и о ее существовании известно уже некоторое время. Судовые исследования и спутниковые измерения показали, что уровень моря недалеко от оконечности Индийского субконтинента опустился из-за гравитационного перетягивания каната между так называемым геоидным минимумом в Индийском океане и окружающими его гравитационными максимумами.

Что именно вызвало это относительное ослабление, никогда не было ясно. Теперь исследователи из Индийского института науки считают, что у них есть лучшее представление о том, какие планетарные явления могут быть здесь задействованы.

«Все эти [прошлые] исследования рассматривали нынешнюю аномалию и не касались того, как возникла эта низина геоида», — объясняют геологи Дебанджан Пал и Аттри Гош в своей опубликованной статье, в которой описывается их новая рабочая гипотеза.

Они думают, что ответ лежит на глубине более 1000 километров под земной корой, где около 30 миллионов лет назад холодные, плотные остатки древнего океана погрузились в «кладбище плит» под Африкой, взбудоражив горячую расплавленную породу.

Но их результаты, основанные на компьютерных моделях, вряд ли разрешат жаркие дебаты о происхождении минимума геоида — по крайней мере, до тех пор, пока не будет собрано больше данных.

В 2018 году группа ученых из Индийского национального центра полярных и океанических исследований приступила к развертыванию ряда сейсмометров вдоль морского дна в зоне деформации, чтобы нанести на карту этот район.

Так как он находится далеко от берега, раньше в этом районе собиралось мало сейсмических данных. Результаты исследования 2018 года указали на наличие горячих шлейфов расплавленной породы, поднимающихся из-под Индийского океана и каким-то образом влияющих на его большую аномалию.

Но для реконструкции понижения геоида на ее ранних фазах требовался более длительный обзор. Итак, теперь ученые проследили формирование массивного геоида, смоделировав, как тектонические плиты скользили по горячей мантии Земли в течение последних 140 миллионов лет.

В то время Индийская тектоническая плита только начинала отделяться от суперконтинента Гондваны, чтобы начать движение на север. По мере продвижения Индийской плиты морское дно древнего океана, называемого морем Тетис, погрузилось в мантию Земли, а за ним открылся Индийский океан.

Ученые провели моделирование, используя более дюжины компьютерных моделей движения плит и движения мантии, сравнивая форму океанического минимума, предсказанного этими моделями, с наблюдениями за самой впадиной.

Все модели, воспроизводившие геоидную впадину Индийского океана в ее нынешней форме, имели одну общую черту: шлейфы горячей магмы с низкой плотностью, поднимающиеся из-под впадины. Эти шлейфы, в дополнение к характерной структуре мантии, создали понижение геоида; если они поднимутся достаточно высоко, предполагают исследователи.

«Наши результаты показывают, что, чтобы соответствовать [форме и амплитуде] наблюдаемого геоидного минимума, шлейфы должны быть достаточно плавучими, чтобы достигать средних глубин мантии».

Первый из этих шлейфов появился около 20 миллионов лет назад к югу от геоидной низины Индийского океана и примерно через 10 миллионов лет после того, как старый океан Тетис погрузился в нижнюю мантию. По мере того как шлейфы распространялись под литосферой и приближались к Индийскому полуострову, впадина усиливалась.

Учитывая, что их результаты согласуются с элементами предыдущей работы по моделированию в 2017 году, ученые предполагает, что контрольные шлейфы были подняты вверх после того, как морское дно Тетиса погрузилось в нижнюю мантию, нарушив знаменитую «африканскую каплю».

Тем не менее, некоторые исследователи, не участвующие в работе, не убеждены, что смоделированные шлейфы действительно присутствуют под Индийским океаном, пока не будет четких сейсмографических доказательств этого.

Такие данные могут вскоре появиться, и на самом деле спешить некуда – ожидается, что понижение геоида сохранится еще многие миллионы лет.

Исследование опубликовано в Geophysical Research Letters.