Под Землей нашли следы древней катастрофы, которая до сих пор меняет планету

Международная группа исследователей представила данные, которые меняют представление о том, как ведет себя внутреннее строение планеты на экстремальной глубине. Речь идет о зоне почти в 2900 километрах под поверхностью, где, как показал новый анализ, глубинная мантия Земли деформируется не хаотично, а в привязке к давно исчезнувшим с поверхности тектоническим структурам. Работа важна тем, что впервые дает не локальную, а почти глобальную картину процессов у границы ядра и мантии.

Исследование опубликовано в журнале The Seismic Record. Его авторы проанализировали свыше 16 миллионов сейсмограмм, собранных в 24 мировых дата-центрах, и на этой основе изучили примерно 75% нижней части мантии. Главный вывод оказался прямым: в большинстве районов, где фиксируется выраженная деформация вещества, ранее уже предполагалось присутствие древних плит, ушедших в недра в результате субдукции.

Иными словами, тектонические плиты, которые миллионы лет назад погрузились вглубь планеты, могут по-прежнему влиять на распределение напряжений и движение вещества в самых нижних слоях мантии. До сих пор такая связь считалась вероятной и хорошо укладывалась в геодинамические модели, однако теперь ученые получили масштабное подтверждение на реальных наблюдательных данных.

Как удалось заглянуть почти к самому ядру

Ключом к результату стали сейсмические волны, возникающие во время землетрясений. Проходя через внутренние слои Земли, они меняют скорость в зависимости от направления и свойств среды. Этот эффект, известный как сейсмическая анизотропия, позволяет понять, где вещество недр было растянуто, сжато или перестроено под действием глубинных потоков.

Авторы использовали сразу несколько фаз волн, которые проходят через мантию, заходят в область ядра и затем снова возвращаются в мантию. Такой подход позволил увидеть картину на расстояниях в сотни километров и выявить деформацию примерно в двух третях исследованных зон. При этом сами ученые подчеркивают: отсутствие четкого сигнала не означает, что в конкретном районе ничего не происходит. В ряде случаев современные методы просто могут не улавливать слабые или сложные по форме структуры.

Почему древние плиты до сих пор играют роль

Сейчас у исследователей нет окончательного ответа, почему именно погруженные плиты дают такой заметный анизотропный сигнал. Одна из версий состоит в том, что они частично сохраняют следы старой внутренней структуры, сформированной еще ближе к поверхности. Другая, более вероятная гипотеза, связана с тем, что при опускании на огромную глубину эти массивы продолжают деформироваться, взаимодействуют с окружающим веществом и буквально перестраивают его у границы ядра.

На таких глубинах вещество оказывается под экстремальными температурой и давлением. Это может менять свойства минералов и создавать новую внутреннюю «ткань» породы, которую и фиксируют приборы. По сути, речь идет о медленном, но гигантском механизме переработки недр, который работает в масштабах миллионов лет и влияет на то, как Земля отводит тепло из глубины к поверхности.

Что это меняет для науки

Новые результаты не означают скорого прогноза землетрясений или немедленных прикладных выводов для повседневной жизни. Однако для геофизики это заметный шаг вперед. Чем точнее ученые понимают движение вещества у границы ядра и мантии, тем лучше они могут объяснить эволюцию планеты, работу глубинной конвекции и причины того, почему разные части земной оболочки развиваются не одинаково.

Это исследование также задает основу для следующих работ: собранный массив данных авторы называют одним из самых ценных ресурсов для дальнейшего изучения недр. Детали механизма еще уточняются, но уже сейчас ясно, что глубины Земли хранят гораздо более долгую память о древних геологических событиях, чем считалось раньше.

Таким образом, ученые получили одно из самых убедительных подтверждений того, что следы давно исчезнувших процессов на поверхности продолжают определять жизнь планеты в ее самых недоступных слоях. И чем глубже исследователи смотрят в недра, тем меньше Земля похожа на статичное тело и тем больше — на медленно, но непрерывно меняющуюся систему.