Все новости

Сейсмические волны помогли составить карту "утечек" железа из ядра в мантию Земли

Для этого ученые адаптировали метод, с помощью которого астрономы исследуют звезды по звездотрясениям

ТАСС, 11 июня. С помощью методов из астрономии ученые из Израиля и США составили первую карту поверхности ядра Земли, на которой можно увидеть те зоны, в которых его материя начала просачиваться в нижние слои мантии. Исследование геологов опубликовал научный журнал Science.

"Мы проанализировали тысячи отражений сейсмических волн от поверхности ядра Земли, не фокусируясь на каждом подобном колебании. Анализ показал, что на границе между мантией и ядром есть множество областей, где горячая и плотная материя проникает в мантию. Это стало абсолютной неожиданностью для нас", – рассказал один из авторов работы, геолог из Мэрилендского университета (США) То-ён Ким.

Ядро Земли состоит из двух разнородных частей – твердого металлического ядра в центре и внешнего слоя из жидкого железа и никеля. Этот расплав постоянно движется, благодаря чему возникает магнитное поле, которое защищает жизнь на поверхности Земли и ее атмосферу от космических лучей, вспышек на Солнце и других опасных космических явлений.

Последние наблюдения за структурой ядра Земли, а также математические модели его структуры указали на то, что внутри может скрываться не два, а три отдельных слоя. Вдобавок, геологи обнаружили намеки на то, что ядро постоянно обменивается материей с мантией, в результате чего из ядра в мантию поднимаются своеобразные "пузыри" из железа.

Первая карта ядра Земли

Изучая недавно открытые сейсмические аномалии в так называемом D"-слое мантии, Ким и его коллеги выяснили, что материя ядра не только постоянно просачивается в нижние слои мантии Земли, но и делает это практически повсеместно.

Так геологи называют двухсоткилометровый слой пород, который непосредственно соприкасается с ядром планеты. Несколько лет назад сейсмологи обнаружили в этой зоне небольшие области, в которых скорость движения сейсмических волн загадочным образом падала. Многие ученые предполагают, что эти аномалии связаны как раз с "пузырями" из железа и других нехарактерных для мантии пород, которые возникли в результате ее взаимодействий с ядром.

Американские и израильские геологи заинтересовались тем, как часто подобные аномалии встречаются на поверхности всего ядра планеты в целом. Для ответа на этот вопрос они воспользовались методами, которые астрономы обычно используют для изучения структуры недр звезд.

Внутри светил, как объясняют ученые, часто возникают так называемые звездотрясения – акустические колебания, которые особым образом влияют на облик светила и его яркость. Наблюдения за ними позволяют вычислить возраст звезд, определить их спектральный класс и многие другие свойства. Чтобы оценить эти параметры, астрономы разработали алгоритмы машинного обучения, которые позволяют массово искать и анализировать следы звездотрясений.

Ким и его коллеги адаптировали эти методы для того, чтобы анализировать глубинные сейсмические волны. Ученые записывали их на протяжении последних 30 лет в самых разных уголках Тихого океана. Обработав и объединив их, геологи получили первую карту "поверхности" ядра нашей планеты.

Карта "утечек" железа из ядра в мантию Земли Doyeon Kim/University of Maryland
Описание
Карта "утечек" железа из ядра в мантию Земли
© Doyeon Kim/University of Maryland

На ней можно рассмотреть обширные зоны "утечек" материи ядра в мантию, которые расположены не только под Гавайскими островами, где они были открыты изначально, но и в многих других регионах Земли. В частности, особенно крупные области такого рода Ким и его коллеги обнаружили в окрестностях берегов Аляски и Чукотки, а также под Маркизскими островами в Тихом океане.

В ближайшее время ученые планируют провести аналогичные измерения на противоположной стороне планеты, чтобы создать полную карту поверхности ядра Земли. Ее изучение, в свою очередь, поможет понять, как подобные "утечки" материи ядра влияют на поведение мантии, тектонику плит и другие геологические процессы, влияющие на климат и облик Земли.