Поскольку дно древнего океана погружается более чем на 1000 км в недра Земли, они заставляют горячие породы в нижней мантии течь гораздо более динамично, чем считалось ранее, говорится в новом исследовании под руководством UCL.
Открытие отвечает на давние вопросы о природе и механизмах течения мантии в труднодоступной части недр Земли. Это ключ к пониманию того, как быстро Земля остывает, и динамической эволюции нашей планеты и других планет Солнечной системы.
Мы часто представляем мантию Земли как жидкость, которая течет, но это не так - это твердое тело, которое перемещается очень медленно с течением времени. Традиционно считалось, что поток горных пород в нижней мантии Земли вялый, пока вы не достигнете ядра планеты, при этом наиболее динамичные действия происходят в верхней мантии, которая достигает глубины всего 660 км. Мы показали, что это не так, в конце концов, в больших регионах глубоко под Южно-Тихоокеанским кольцом и Южной Америкой», - объяснила ведущий автор, доктор Ана Феррейра (UCL Earth Sciences and Universidade de Lisboa).
Здесь тот же механизм, который мы видим, вызывающий движение и деформацию горячей, находящейся под давлением породы в верхней мантии, также происходит и в нижней мантии. Если эта повышенная активность происходит равномерно по всему земному шару, Земля может охлаждаться. быстрее, чем мы думали раньше», - добавил д-р Мануэле Фачсенда, Universita di Padova.
Исследование, опубликованное сегодня в журнале Nature Geoscience исследователями из UCL, Universidade de Lisboa, Universita di Padova, Kangwon National University и Tel Aviv University, предоставляет доказательства динамического движения в нижней мантии Земли, где дно древнего океана погружается к ядру планеты, переходя из верхней мантии (до ~660 км под корой) в нижнюю мантию (~660 - 1200 км в глубину).
Команда обнаружила, что деформация и усиление потока в нижней мантии, вероятно, связаны с перемещением дефектов кристаллической решетки горных пород в недрах Земли, механизмом деформации, называемым «дислокационной ползучести», наличие которого в глубокая мантия была предметом споров.
Исследователи использовали большие наборы данных, собранные из сейсмических волн, образовавшихся во время землетрясений, чтобы исследовать, что происходит глубоко в недрах Земли. Этот метод хорошо зарекомендовал себя и сравним с тем, как излучение используется при компьютерной томографии, чтобы увидеть, что происходит в организме.
При компьютерной томографии узкие пучки рентгеновских лучей проходят через тело к детекторам, расположенным напротив источника, создавая изображение. Сейсмические волны проходят через Землю почти таким же образом и обнаруживаются сейсмическими станциями на на противоположной стороне планеты от эпицентра землетрясения, что позволяет нам построить картину внутренней структуры Земли», - пояснил доктор Сунг-Джун Чанг из Кангвонского национального университета.
Объединив 43 миллиона измерений сейсмических данных с динамическим компьютерным моделированием с использованием британских суперкомпьютеров HECToR, Archer и итальянского вычислительного кластера Galileo, CINECA, исследователи создали изображения, чтобы составить карту движения мантии Земли на глубине ~1200 метров. км под нашими ногами.
Они обнаружили повышенный поток мантии под западной частью Тихого океана и Южной Америкой, где дно древнего океана погружается к ядру Земли на протяжении миллионов лет.
Этот подход объединения сейсмических данных с геодинамическим компьютерным моделированием теперь можно использовать для построения подробных карт того, как вся мантия течет в глобальном масштабе, чтобы увидеть, является ли ползучесть дислокаций однородной на экстремальных глубинах.
Исследователи также хотят смоделировать, как материал перемещается из ядра Земли на поверхность, что вместе с этим последним исследованием поможет ученым лучше понять, как наша планета эволюционировала до ее нынешнего состояния.
То, как течет мантия на Земле, может влиять на то, почему жизнь есть на нашей планете, но не на других планетах, таких как Венера, которая имеет такой же размер и расположение в Солнечной системе, что и Земля, но, вероятно, имеет очень разные стиль течения мантии. Мы можем многое понять о других планетах, раскрывая секреты наших собственных», - заключил доктор Феррейра.
Исследование финансировалось Leverhulme Trust, NERC, Программой исследований и разработок Корейского метеорологического управления, Progetto di Ateneo FACCPTRAT12, предоставленным Университетом Падуи и ERC StG 758199 NEWTON.