Спутники GRACE, которые с 2002 по 2017 год следовали друг за другом на орбите, помогли зафиксировать необычные сдвиги массы внутри Земли — на глубине почти 2900 километров, близ границы между мантией и ядром.
Хотя изменения произошли между 2006 и 2008 годами, ученые заметили их только недавно, тщательно анализируя архивные данные. По мнению исследователей, плотность некоторых пород в этих недрах внезапно возросла, что отразилось на гравитационном поле планеты. Результаты исследования были опубликованы в журнале Geophysical Research Letters вместе с работой Шарлотты Гоунь Гурантон и коллег.
«Это действительно новое и необычное наблюдение», — отмечает геофизик Изабель Панет из Университета Гюстава Эйфеля
По словам Панет, открытие помогает лучше понять сложные связи между слоями Земли: хрупкой корой, плотной мантией и частично жидким ядром. Эти связи определяют, где возникают землетрясения, как планета формирует и поддерживает магнитное поле и многое другое.
Секрет раскрыт через GRACE
Спутники GRACE измеряли расстояние между собой с точностью до миллиметра. Когда один из спутников испытывал притяжение со стороны массивных масс, например горных цепей или плотных слоев мантии, он слегка отдалялся, а затем снова сближался с ведомым спутником. Эти крошечные колебания позволяли фиксировать изменения массы на поверхности и глубоко под ней. Обычно с их помощью отслеживали таяние ледников и уменьшение грунтовых вод, но оказалось, что GRACE может заглянуть и в недра планеты.
В 2007 году ученые обнаружили странный сигнал над Атлантическим побережьем Африки. Поскольку поверхностные воды не объясняли его, источник, по мнению Панет, должен находиться в недрах Земли:
«Он должен исходить из очень большой глубины».
Что происходит под поверхностью
Исследователи предполагают, что минерал перовскит, содержащийся в нижней мантии, изменил структуру под давлением. Это повысило плотность и массу пород, вызвав их смещение. Соседние слои также сместились, и эффект мог распространиться до границы ядра и мантии, где произошло небольшое деформирование порядка 10 сантиметров. Эти микродвижения могли изменить течение жидкого ядра и вызвать необычные колебания магнитного поля.
«Это открытие интригующее. Впервые у нас есть доказательства того, что процессы в основании мантии могут происходить достаточно быстро, чтобы их можно было отслеживать», — говорит сейсмолог Барбара Романович из Калифорнийского университета.
Панет и команда будут продолжать мониторинг при помощи спутников-преемников GRACE, чтобы выяснить, происходят ли новые глубокие изменения в недрах Земли. Это исследование открывает новые возможности для понимания того, как внутренние процессы планеты могут влиять на землетрясения, вулканическую активность и магнитное поле.
На Земле произошла необъяснимая магнитная буря
Углерод спас магнитное поле Земли: без него ядро могло не сформироваться — геохимики
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram