Аризонские геологи аппетитно описали мантию земли
Тайная: «Нуга, карамель и толстый, то-о-олстый слой шоколада». Нет, неправильно. Да, планета, но вторая — Почва. Кто-то, быть может, считает, что запасы нуги, марципана и шоколада с рахат-лукумом в далеком прошлом вычерпаны из земных недр.
На деле обстановка в отечественной планете не столь печальная и куда увлекательнее, чем возможно себе представить, — в этом убеждает пара американских учёных.
Занятное открытие сделали сравнительно не так давно Аллен Макнамара (Allen K. McNamara) и Эдуард Гарнеро (Edward J. Garnero) из космоса исследований и колледжа Земли (School of Earth and Space Exploration) при университете Аризоны (Arizona State University — ASU).
Результаты их изучения, увы, тяжело изложить простым языком. Но учёные рискнули передать сущность собственной работы несложным и дешёвым слогом, понятным простому человеку, не искушённому ни в изучениях Почвы, ни космоса.
У последовательности планет (у отечественной, к примеру) между корой и железно-никелевым ядром диаметром порядка 6,4 тысячи километров находится слой из тёплой горной породы — мантия.
Кора толщиной около 40 километров «трудится» как музей геологической истории, в котором неспешно накапливается прошлое планеты в слоях породы.
Аллен Макнамара: «Отечественное изучение ставило перед собой цель собрать воедино эти новейших сейсмологических изучений чтобы наложить кое-какие ограничения на существующие догадки о динамике мантии». О том, что вышло из данной выдумки, возможно определить из статьи, размещённой в издании Science (фото с сайта asunews.asu.edu).
Мантия же всегда меняется из-за происходящего в ней конвективного перемешивания входящих в неё веществ. В ряде уже сложившихся моделей, в большинстве случаев, предполагается, что состав мантии фактически равномерный. Но ж Гарнеро и Макнамара поняли, что это далеко не так.
И это очень многое меняет.
По словам геологов из упомянутого аризонского дуэта, процессы, происходящие в самой удалённой от нас части земной мантии, в её нескольких самых нижних сотнях километров, занимают важное место в геологической эволюции Почвы.
Изучения этого слоя планеты крайне важны — они прекрасно оказывают помощь привести в совокупность многие сведения из области современной геохимии и геофизики.
Макнамара и Гарнеро поняли, что в том регионе мантия характеризуется большой неоднородностью. Особенно занимательные процессы происходят в самых нижних нескольких десятках километров. В том месте в мантии существуют потоки вещества, каковые ведут себя изолированно, независимо друг от друга, и не смотря на то, что температура в том месте большая (пара тысяч градусов), они движутся весьма медлительно.
В целом, как отметили исследователи, данный регион самый «аномальный» по сравнению с другими частями мантии.
По большому счету, эти потоки в мантии (их именуют плюмами) сами по себе — интересные штуки. В частности тем, что их перемещение не зависит от простых конвективных потоков в мантии. Помимо этого, плюмы воздействуют на происхождение различных увлекательных геологических образований на коре — к примеру, земных а также марсианских тёплых точек.
Нерастворённый мёд в воде — это сложная совокупность (в банке справа совокупность несложнее — простой мёд). На базе таковой смеси в соотношении 1 : 4, как тут, окажется, кстати, крутая медовуха! Как тут не увлечься геодинамикой? (фото с сайта billbasquin.com).
Так что же происходит в мантии? Аллен Макнамара растолковывает это весьма легко и вкусно.
«Представьте себе котелок с кипящей водой. Материал для примера роли не играется, — уверяет ученый. — Сейчас в мыслях шмякните в неё баночку мёда. Конвекция в нём будет происходить независимо от конвекции в воде — окажется сложная совокупность».
Само собой разумеется, предполагается, что мёд растворяться не будет, что пара необычно, но чуть-чуть аппетитно. Но принципиально важно, что тут соблюдена логика модели процессов в мантии, распознанная Макнамарой и Гарнеро.
К ней учёные пришли, пока разбирались с давнишней проблемой наук о Земле: по обстоятельствам, казавшимся необъяснимыми, сейсмические волны в мантии распространяются с непостоянной скоростью. Неприятность, нужно сообщить, больной: она мучила научный мир последние четверть века и стала причиной появлению двух десятков взаимно противоречивых теорий, растолковывающих таковой феномен.
Условное изображение Почвы по версии аризонских геологов. В центре — ядро (оранжевое). В мантии выделены области медленного (тёмно-красные) и стремительного (тёмно-светло синий) распространения сейсмических волн (они продемонстрированы жёлтыми полосами, а их источник — район землетрясения — красной точкой), значительно отличающиеся друг от друга составом.
Тут продемонстрировано «аномальное» скопление вещества под Негромким океаном, которое лучше изучено (иллюстрация: AAAS/Science).
Сейчас анализ, сделанный экспертами из Аризоны, продемонстрировал, что секрет — в разнородности вещества.
Изучение распознало, что загвоздка кроется в двух массивных густых скоплениях в мантии, быстро отличающихся по составу от окружающего их вещества. Одна расположена под Негромким океаном, вторая — под Атлантическим и Африкой.
Печенье с арахисовым маслом, м-м-м… Как по окончании для того чтобы не записаться в геологи? (фото с сайта chocolatebytes.com)
Под давлением мантия теряет свойства упорядоченного жёсткого тела и уподобляется текучему материалу. Поэтому-то она и ведёт себя особенно необычно в самом низу, у ядра.
«Возможно представить, что эти скопления сделаны из арахисовой пасты, — не унимается отечественный гурман-геолог. — Они складываются из твёрдого вещества, но под действием больших температур и давлений становятся мягкими, что твоё ореховое масло, которое при мельчайшем нажатии начинает растекаться».
Особенности динамики вещества в сих скоплениях ответственны для понимания не только трансформаций скорости сейсмических колебаний в мантии, но и перемещений тектонических плит, приводящих к развитию и землетрясениям земного рельефа — уточнили исследователи.
Трёхмерная карта сейсмической томографии, составленная в данном изучении, на глубине до 660 километров. Она отображает области громадных и медленных скоростей распространения сейсмических колебаний, продемонстрированные синим и красным цветами соответственно (иллюстрация E. J. Garnero, A. K. McNamara).
«Эти скопления сказываются на трансформациях конвективной циркуляции в мантии. Не будь их, конвекция в том месте протекала бы совсем по-второму», — додаёт Макнамара, в этом случае безо всякой кулинарии.
Кстати, из-за всего этого потоки тепла, распространяющегося от ядра, движутся на протяжении «стенок» этих скоплений, за счёт чего и появляются плюмы, каковые организовали такие геологические диковины, как Гавайи, Галапагосы и Исландия.
Модель областей конвекции плюмов на глубине до 660 километров (иллюстрация E. J. Garnero, A. K. McNamara).
А по большому счету, в случае если гастрономические аналогии вам кажутся успешными для описания отечественного мира, то в обязательном порядке почитайте заодно про нейтронные звёзды из спагетти и ячменя.
При жажде имеете возможность залить их томатом, посыпать тёмным перцем, и тёртым сыром… Стоп, это совсем вторая песня. И однако — приятного аппетита!
