Карта, изображающая регион, где было сделано открытие древнего морского дна. Кредит: Цзинчуань Ван, Университет Мэриленда.
Ученые из Мэрилендского университета обнаружили доказательства древнего морского дна, которое глубоко погрузилось в Землю во времена динозавров, что ставит под сомнение существующие теории о внутренней структуре Земли. Расположенный на Восточно-Тихоокеанском поднятии (граница тектонических плит на дне юго-восточной части Тихого океана), этот ранее неизученный участок морского дна проливает новый свет на внутреннюю работу нашей планеты и на то, как ее поверхность менялась на протяжении миллионов лет. Результаты работы группы были опубликованы в журнале Science Advances 27 сентября 2024 года.
Под руководством постдокторанта геологии Цзиньчуаня Вана команда использовала инновационные методы сейсмической визуализации, чтобы заглянуть глубоко в мантию Земли, слой между корой и ядром нашей планеты. Они обнаружили необычно толстую область в переходной зоне мантии, регионе, расположенном примерно на глубине от 410 до 660 километров под поверхностью Земли. Зона разделяет верхнюю и нижнюю мантии, расширяясь или сжимаясь в зависимости от температуры. Команда полагает, что недавно обнаруженное морское дно может также объяснить аномальную структуру Тихоокеанской большой провинции с низкой скоростью сдвига (LLSVP) — огромного региона в нижней мантии Земли — поскольку LLSVP, по-видимому, разделена плитой.
«Эта утолщенная область похожа на окаменевший отпечаток древнего куска морского дна, который погрузился в Землю примерно 250 миллионов лет назад», — сказал Ванг. «Это дает нам возможность заглянуть в прошлое Земли, которого у нас никогда не было».
Субдукция происходит, когда одна тектоническая плита скользит под другую, перерабатывая поверхностный материал обратно в мантию Земли. Этот процесс часто оставляет видимые свидетельства движения, включая вулканы, землетрясения и глубокие морские впадины. В то время как геологи обычно изучают субдукцию, исследуя образцы горных пород и отложения, обнаруженные на поверхности Земли, Ван работал с профессором геологии Ведраном Лекичем и доцентом Николасом Шмерром, чтобы использовать сейсмические волны для зондирования дна океана. Изучая, как сейсмические волны проходят через различные слои Земли, ученые смогли создать подробные карты структур, скрывающихся глубоко в мантии.
Иллюстративная схема, показывающая древнюю субдуцированную «плиту», которую команда раскрыла в настоящее время. Она оказывает непосредственное влияние на крупномасштабные структуры самой нижней мантии, известные как «суперплюмы». Автор: Цзинчуань Ван, Мэрилендский университет.
«Вы можете представить себе сейсмическую визуализацию как нечто похожее на компьютерную томографию. По сути, она позволила нам получить поперечное сечение внутренностей нашей планеты», — сказал Ван. «Обычно океанические плиты материала полностью поглощаются Землей, не оставляя заметных следов на поверхности. Но наблюдение за древней субдукционной плитой с этой точки зрения дало нам новое понимание взаимосвязи между очень глубокими структурами Земли и геологией поверхности, которые ранее не были очевидны».
То, что обнаружила команда, удивило их — материал перемещался по недрам Земли гораздо медленнее, чем считалось ранее. Ван считает, что необычная толщина области, которую обнаружила команда, предполагает наличие более холодного материала в этой части переходной зоны мантии, намекая на то, что некоторые океанические плиты застревают на полпути вниз, когда они погружаются в мантию.
«Мы обнаружили, что в этом регионе материал опускался примерно с половиной скорости, которую мы ожидали, что говорит о том, что переходная зона мантии может действовать как барьер и замедлять движение материала через Землю», — объяснил Ван. «Наше открытие открывает новые вопросы о том, как глубины Земли влияют на то, что мы видим на поверхности на огромных расстояниях и временных масштабах».
Заглядывая вперед, команда планирует расширить свои исследования на другие районы Тихого океана и за его пределы. Ван надеется создать более полную карту древних зон субдукции и апвеллинга (геологического процесса, который происходит, когда субдуцированный материал нагревается и снова поднимается на поверхность), а также их влияния на глубинные и поверхностные структуры Земли. С помощью сейсмических данных, полученных в ходе этого исследования, Ван и другие ученые совершенствуют свои модели того, как тектонические плиты двигались на протяжении всей истории Земли.
«Это только начало», — сказал Ван. «Мы считаем, что в недрах Земли еще много древних структур, ожидающих своего открытия. Каждая из них может раскрыть множество новых сведений о сложном прошлом нашей планеты и даже привести к лучшему пониманию других планет за пределами нашей».
Статья «Мезозойская внутриокеаническая субдукция сформировала нижнюю мантию под Восточно-Тихоокеанским поднятием» была опубликована в журнале Science Advances 27 сентября 2024 года.
Дополнительная информация: Цзинчуань Ван и др., Мезозойская внутриокеаническая субдукция сформировала нижнюю мантию под Восточно-Тихоокеанским поднятием, Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.ado1219
Информация о журнале: Science Advances
Предоставлено Университетом Мэриленда
