Под нами целый мир? Сейсмическое исследование нашло древние «острова» в земной мантии

Геологическая наука стоит на пороге пересмотра фундаментальных представлений о динамике земных недр. Два гигантских «острова» в мантии планеты, размером с континенты, оказались не просто горячими аномалиями, а древнейшими структурами, которые практически не участвуют в общем перемешивании. Это открытие ставит под сомнение теорию о том, что мантия является однородной и постоянно циркулирующей средой.

Сейсмическая аномалия под Африкой и Тихим океаном

Речь идет о так называемых Крупных провинциях с низкой скоростью сейсмических волн (LLSVP). Обнаруженные с помощью сейсмической томографии — метода, аналогичного медицинскому УЗИ, — эти структуры расположены на глубине свыше 2000 километров. Сейсмические волны здесь замедляются, что указывает на высокую температуру вещества. Однако ключевой сюрприз преподнесло изучение не скорости, а затухания этих волн.

Парадокс «горячего и жесткого»

Новое исследование ученых из Утрехтского университета показало, что LLSVP практически не гасят сейсмические колебания. Это резко контрастирует с поведением окружающих их «кладбищ» — холодных остатков древних тектонических плит, погруженных в мантию. Причина кроется в структуре минералов. Холодные плиты состоят из мелких зерен, на границах которых теряется энергия волны. Внутри LLSVP, напротив, зерна аномально крупные. Их рост требует огромного времени — не менее полумиллиарда лет. Это делает провинции не только древними, но и механически жесткими и неподвижными, несмотря на высокую температуру.

Переворот в тектонике плит

Полученные данные указывают на то, что мантия Земли не является гомогенным «супом». В ней существуют стабильные, устойчивые к конвекции структуры. Именно на границах этих древних «островов», по мнению ученых, зарождаются мантийные плюмы — мощные восходящие потоки, питающие вулканы на поверхности, такие как гавайские или исландские.

В течение десятилетий считалось, что мантия активно перемешивается, как вода в кипящем чайнике. Открытие стабильных LLSVP заставляет пересмотреть модели геодинамики. Если эти структуры существуют сотни миллионов лет, значит, процессы теплообмена и химической эволюции внутри планеты протекают гораздо медленнее и сложнее, чем предполагалось. Понимание природы этих «суперконтинентов» в глубине — ключ к разгадке того, как формировалась поверхность Земли, возникали вулканические цепи и менялся климат в геологической истории.