Глубоко внутри Земли, на границе между ядром и мантией, скрывается одна из главных геологических загадок нашей планеты — два гигантских, плотных образования, известные как крупные области с низкой скоростью сдвига (LLSVPs). Одна находится под Африкой, другая — под Тихим океаном. Они поднимаются на тысячи километров от ядра и были обнаружены в 1980-х годах благодаря сейсмическим волнам от землетрясений, которые через эти зоны проходят заметно медленнее.
Почему это важно?
Эти структуры — не просто странность. Они влияют на ключевые планетарые процессы:
С ними связывают ослабление магнитного поля Земли в районе Атлантического океана.
Ученые предполагают, что они могли сыграть роль в формировании тектонических плит, которые сделали нашу планету обитаемой.
Старые гипотезы и их проблемы
До сих пор у ученых не было единого мнения о происхождении этих «сгустков». Основные версии включали:
Остатки Тейи: Обломки гипотетической планеты, столкнувшейся с Землей и породившей Луну.
Океан магмы: Согласно этой теории, молодая Земля была покрыта океаном расплавленной породы. При его остывании тяжелые материалы опустились вниз, образовав слоистую структуру, как торт.
Однако «магматический» сценарий сталкивался с противоречиями: сейсмические данные показывали слишком низкое содержание ожидаемого минерала ферропериклаза, а сами LLSVPs и связанные с ними зоны с крайне низкой скоростью (ULVZs) имели хаотичную, «сваленную в кучу» структуру, а не аккуратные слои.
Новое открытие: «протекающее» ядро
Группа ученых под руководством геодинамика Ёсинори Миядзаки из Университета Рутгерса предложила новую модель, которая разрешает это противоречие. Ключевым элементом стала утечка материала из ядра в мантию в далеком прошлом.
Как это работало?
В процессе остывания и сжатия молодого ядра более легкие элементы, такие как оксид магния и диоксид кремния, кристаллизовались быстрее тяжелого железа.
Эти легкие компоненты «всплывали» и просачивались через границу ядра в океан магмы, растворяясь в нем.
Эта добавленная примесь изменила химический состав магмы, способствуя формированию богатых силикатами минералов — бриджманита и сайфертита, которые и стали доминировать в нижнем слое мантии. Это объясняет, почему содержание ферропериклаза там низкое.
Под чудовищным давлением и при экстремальных температурах эти структуры сохранялись на протяжении 4.5 миллиардов лет, постепенно сбиваясь в гигантские «кучи» под воздействием конвекционных потоков в мантии — те самые LLSVPs, которые мы наблюдаем сегодня.
Вывод
Новая модель не отменяет теорию «океана магмы», а дополняет ее, вводя ключевой процесс — утечку вещества из ядра. Это объясняет и химический состав, и хаотичную форму загадочных подземных «сгустков». Таким образом, эти гигантские образования — не случайные аномалии, а «отпечатки пальцев» самой ранней истории Земли. Их изучение помогает нам понять не только как сформировалась и стала обитаемой наша планета, но и почему другие миры могли пойти по иному пути эволюции.
