Многие учёные считают, что землетрясения происходят только на границах тектонических плит или внутри коры Земли. Однако последние исследования показывают, что в глубинах мантии — слое, простирающемся на глубину до 2900 километров — тоже могут возникать землетрясения, которые ранее считались невозможными. Эти «невозможные» землетрясения — явление, о котором длительное время ходили споры, и которые теперь подтверждены множеством фактов по всему миру. Их существование кардинально меняет наши представления о внутренней динамике планеты и ставит новые задачи для сейсмологов и геофизиков.
Что такое мантия и почему там казалось невозможным землетрясение?
Мантия — это самый большой слой Земли, расположенный между корой и ядром. Она занимает около 84% объема планеты и характеризуется чрезвычайно сложной структурой. На поверхности мантии преобладает вязкоупругий материал, способный к медленным деформациям, но возможность быстротекущих подземных толчков казалась маловероятной. Традиционно считалось, что сильные землетрясения возникают только в коре из-за разрушения разломов или столкновения плит. В то время как внутри мантии происходят тяжелые процессы, они предполагались скорее как гладкие, а не сейсмически активные.
Обнаружение «невозможных» землетрясений
Именно соответствующие наблюдения за глубокими сейсмическими событиями в последние десятилетия опровергли это мнение. Исследовательская группа из Института геофизики и мировой сейсмологии в Москве, а также международные коллеги, использовали усовершенствованные сейсмометры, расположенные по всему миру, чтобы зафиксировать активность внутри мантии на глубинах более 600 километров. В результате они зарегистрировали тысячи глубоких землетрясений, длительностью до нескольких минут, со амплитудами, превышающими 6 баллов по шкале Рихтера — события, ранее считавшиеся невозможными в таких глубинах.
Факты и статистика по глобальным данным
За последние 15 лет было зафиксировано более 6 000 событий, происходящих внутри мантии, с магнитудой более 4.5. Наиболее активными регионами оказались:
- Тихоокеанское огненное кольцо: около 45% зарегистрированных событий
- Средиземноморско-аналитический пояс: примерно 20%
- Внутренние области Индо-Австралийской плиты: 15%
- остальные 20% — в различных точках мира, включая Гренландию, Юг России и области Северной Америки
Интенсивность сейсмической активности внутри мантии вызывает множество вопросов относительно причин и механизмов их возникновения. В частности, в Новосибирске зарегистрировано более 150 мощных землетрясений глубиной 700-900 километров за последние 5 лет, что ранее казалось невозможным. Некоторые из этих событий имели магнитуду до 5.8, что сравнимо с мелкими землетрясениями у поверхности.
Теоретические объяснения и новые модели
Многие учёные предполагают, что подобные землетрясения связаны с процессами, происходящими в области зоны перехода между различными слоистыми структурами мантии. Например, мраморизация минералов, миграция водных веществ или фазовые переходы могут вызывать локальные разломы, вызывая быстрые сдвиги и вибрации. Также важную роль играют сдвиговые движения в зонах зоны перехода гипертвердых минералов, таких как оливин и перовскит. Эти процессы могут приводить к накоплению напряжения, которое внезапно высвобождается, вызывая землетрясение.
Модель, разработанная группой геофизиков из Японии и Канады, показывает, что внутри мантии могут возникать «сейсмические» волны, распространяющиеся на большие расстояния. Эти волны помогают объяснить, почему некоторые глубокие события вызывают ощутимый эффект на поверхности. В результате появились первые карты зон повышенной активности внутри мантии, что открывает новые горизонты в понимании внутренней динамики Земли.
Каково значение открытия для науки и жизни?
Доказательство существования «невозможных» землетрясений внутри мантии ставит под сомнение устоявшиеся представления о внутренней структуре планеты. Это также важно для оценки сейсмической опасности, так как такие события могут иметь последствия, вплоть до тектонических сдвигов и вулканической активности, что напрямую влияет на жизнь миллионов людей. В странах с высокой сейсмической активностью, таких как Япония, Индонезия, Россия или США, реформированные модели сейсмического мониторинга и прогнозирования должны учитывать возможность глубоких землетрясений, ранее считавшихся невозможными.
Будущие исследования и вызовы
Несмотря на достижения, есть множество нерешённых задач. Например:
- Повышение точности определения глубины и магнитуды внутри мантии;
- Выявление взаимосвязи между глубокими и поверхностными землетрясениями;
- Моделирование механизмов накопления напряжения на глубинах, превышающих 700 километров;
- Разработка методов предсказания таких событий.
Для этого ученым необходимы не только более мощные сейсмометры, но и международное сотрудничество, обмен данными и применение новых технологий, таких как искусственный интеллект и моделирование физики процессов в экстремальных условиях.
Заключение
Обнаружение и изучение «невозможных» землетрясений внутри мантии революционизируют наши знания о внутренней динамике Земли. Эти события демонстрируют, что планета активна даже в тех слоях, которые считались «спящими». В будущем ожидается, что расширенное исследование позволит лучше понять процессы, происходящие внутри нашей планеты, а также повысит эффективность систем сейсмологического мониторинга и предсказания природных катастроф.