Они произошло с 2006 по 2008 год, но узнали о них только сейчас
Глубоко внутри Земли — на глубине в тысячи километров, вблизи ядра планеты — произошел загадочный сдвиг. Хотя это изменение произошло почти два десятилетия назад, в период с 2006 по 2008 год, ученые обнаружили его только недавно, анализируя данные с двух спутников, которые когда-то измеряли колебания земной гравитации.
По мнению исследователей, это могло произойти, когда структура некоторых горных пород вблизи границы между ядром Земли и мантией изменилась и стала более плотной. Свои выводы авторы наблюдений изложили в журнале Geophysical Research Letters.
Эта работа поможет ученым лучше понять связи между различными слоями Земли, от хрупкой коры до твердой мантии и частично жидкого ядра. Связи между этими слоями влияют на то, где происходят крупные землетрясения, как планета поддерживает магнитное поле, защищающее ее от солнечных бурь, и многое другое.
Следуйте за лидером
Команда Изабель Панет (Isabelle Panet), геофизика из Университета Гюстава Эйфеля в Париже, сделала это открытие, используя данные двух американо-немецких спутников, известных как Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), которые находились на орбите Земли с 2002 по 2017 год. Спутники летали один за другим на определенном расстоянии друг от друга.
Когда они сталкивались с гравитационным притяжением, например, массивного горного хребта, ведущий спутник временно отдалялся от ведомого — это изменение можно было измерить и соотнести с гравитационным сдвигом. Исследователи чаще всего использовали изменения расстояния между спутниками GRACE для измерения перемещения водных масс на Земле, например, когда грунтовые воды исчезают под пахотными землями или когда тают ледники.
Но, как оказалось, GRACE также способен обнаруживать гораздо более глубокие изменения в массе Земли. Панет уже использовала его для поиска изменений массы, происходящих на глубине сотен километров под поверхностью перед сильными землетрясениями. Затем она поняла, что может исследовать еще более глубокие слои, вплоть до глубины почти 2900 километров, до сложной границы между ядром и мантией.
Панет и ее коллеги заметили странный сигнал в данных GRACE, пик которого пришелся примерно на 2007 год и был сосредоточен у атлантического побережья Африки. Однако они не смогли объяснить это перемещением воды на поверхности Земли.
«Таким образом, по крайней мере частично, источник должен быть в твердой Земле», — говорит Панет. «Он должен исходить из очень глубоких слоев».
В глубине
С помощью спутников, измеряющих изменения в магнитном поле Земли, ученые ранее обнаружили некоторые геомагнитные возмущения, произошедшие в том же регионе примерно в 2007 году. Панет считает, что последние наблюдения за гравитацией могут быть связаны с этими наблюдениями и образовывать целостную картину.
Согласно этому сценарию, минерал под названием перовскит, содержащийся в породах на дне мантии Земли, изменил бы свою структурную конфигурацию под воздействием огромного давления в недрах планеты. Это изменение минерала, в свою очередь, привело бы к тому, что породы в этом регионе стали бы плотнее и их масса увеличилась бы.
Соседние породы тогда слегка сместились бы. Подобные смещения распространились бы наружу и в конечном счете могли бы достичь границы между ядром и мантией, которая в ответ деформировалась бы, возможно, на 10 сантиметров. Это небольшое изменение на границе могло бы повлиять на движение жидкости в ядре, что проявилось бы в виде странного всплеска магнетизма.
Это сложная история, которая может оказаться правдой, а может и не оказаться, предупреждает Панет: «Это еще предстоит выяснить».
Тем не менее это открытие «очень интригует», рассказала Барбара Романович, сейсмолог из Калифорнийского университета в Беркли. «Впервые, — говорит она, — у нас есть убедительные доказательства динамических процессов в основании мантии», которые происходят достаточно быстро, чтобы их можно было изучать «в реальном времени».
Панет и её коллеги не обнаружили в спутниковых данных никаких серьезных гравитационных сигналов, кроме того, что произошел в 2007 году. Но она планирует отслеживать измерения, поступающие со спутников-преемников GRACE, которые в настоящее время находятся на орбите, чтобы выяснить, происходят ли какие-либо другие загадочные изменения в недрах Земли.
Геологи считают, что Америка соединится с Европой и Африкой. Катастрофа трехвековой давности показала, какие процессы происходят с мантией под Атлантикой.