Таємниця ядра Землі: два величезних "скупчення" стали "віддзеркаленнями" початкових етапів розвитку планети.

Одна з найцікавіших загадок нашої планети полягає в існуванні двох великих, щільних аномалій, які незрозуміло як утворилися над ядром Землі. Ці утворення відомі як великі області з низькою швидкістю зсуву (LLSVPs). Нові наукові моделі, створені дослідниками, пропонують нове бачення їхнього походження: ймовірно, частина матеріалу вийшла з ядра в мантію під час формування Землі.

Про це пише Science Alert з посиланням на дослідження геодинаміка Йошинорі Міядзакі з Університету Рутгерса, опубліковане у Nature Geoscience.

У 1980-х роках за допомогою сейсмічних досліджень, проведених під час землетрусів, були виявлені два величезні LLSVPs. Ці значні області розташовані в найглибших шарах Земної мантії: один з них знаходиться під Африкою, а інший — під Тихим океаном. Вони піднімаються вгору від кордону між ядром і мантією, який знаходиться приблизно на глибині 2900 кілометрів від поверхні Землі.

Сейсмічні хвилі проникають у ці області з помітною затримкою, що вказує на їхню унікальну, підвищену щільність у порівнянні з навколишніми породами.

Дослідники в минулому висували численні теорії щодо виникнення цих об'єктів. Серед них були ідеї про старі тектонічні плити, які занурилися вглиб, залишки океанічної магми, що охолола, а також фрагменти величезного космічного тіла Теї, яке сталося з Землею в результаті зіткнення, що призвело до утворення Місяця.

Ці "згустки" є не просто геологічною цікавинкою. Зокрема, африканська аномалія пов'язана з ослабленням магнітного поля Землі над Атлантичним океаном. Деякі вчені вважають, що ці структури також відіграли важливу роль у формуванні тектонічних плит -- процесу, життєво важливого для живої природи Землі.

"Це не просто випадкові аномалії. Це сліди найдавнішої еволюції нашої планети. Зрозумівши причини їхнього існування, ми зможемо розгадати таємниці формування Землі та дізнатися, чому вона стала придатною для життя," -- підкреслює геодинамік Йошинорі Міядзакі.

Однією з найбільш правдоподібних раніше вважалася теорія магматичного океану, згідно з якою одразу після формування Земля була розплавленою кулею, вкритою океаном магми. Коли океан охолоджувався, важчі матеріали відокремлювалися і опускалися вниз.

Однак, як зазначає Міядзакі, ця теорія має свої недоліки. Щоб бути вірною, шар, що розташований над межею ядро-мантія, повинен містити значну кількість мінералу феропериклазу. Проте сейсмічні дані свідчать про значно менший вміст цього мінералу. Крім того, форма та розподіл LLSVPs, а також пов'язаних зон з ультранизькою швидкістю (ULVZs), не узгоджуються з цією "ідеальною" моделлю.

Це суперечність стала початковим етапом. "Якщо ми розглянемо магматичний океан і проведемо відповідні розрахунки, результати не відповідатимуть тому, що ми спостерігаємо в сучасній мантії Землі. Чогось не вистачає," -- зазначає Міядзакі.

Науковці здійснили моделювання, яке дозволило відтворити процес охолодження ключових складових Землі, включивши до нього матеріал, що витікав з ядра. Саме це стало відправною точкою для виявлення "таємного інгредієнта".

Оскільки ядро охолоджується і стискається під тиском, легші компоненти, такі як оксид магнію та діоксид кремнію, кристалізуються швидше, ніж залізо в суміші. Ці компоненти "вичавлюються" та "просочуються" через межу ядра-мантії у магматичний океан, де вони розчиняються.

Цей доданий матеріал змінює хімічний склад магми таким чином, що сприяє утворенню багатих на силікати мінералів бріджманіту та сейфертиту, які потім домінують у нижньому шарі мантії, тоді як рівень феропериклазу залишається низьким. Ці структури можуть зберігатися протягом усіх 4,5 мільярдів років існування Землі, поступово збираючись у скупчення, які вчені бачать у сейсмічних даних сьогодні.

Нагадуємо, що міжзоряні об'єкти регулярно перетинають Сонячну систему, що викликає певні ризики. Останні моделювання виявили, що найбільшу небезпеку становлять повільні об'єкти з окремих регіонів Галактики, які можуть зіткнутися із нашою планетою.