Дивні структури біля ядра Землі можуть бути шрамами від міжпланетного зіткнення

Зіткнення з планетою розміром з Марс 4,5 мільярда років тому могло залишити невиправні сліди в глибині мантії нашої планети.

Згідно з новими дослідженнями, група загадкових надщільних структур поблизу ядра Землі може бути залишками стародавнього міжпланетного зіткнення.

Ці дивні структури відомі як зони наднизьких швидкостей (ULVZ), оскільки сейсмічні хвилі, які генеруються землетрусами, проходять через ці зони приблизно на 50% повільніше, ніж через навколишню мантію. Це означає, що ULVZ також набагато щільніші, ніж інша частина мантії, та, можливо, складаються з більш важких елементів.

Важко сказати що-небудь напевно про ці щільні згустки породи, тому що ULVZ знаходяться майже на 2900 кілометрів під поверхнею Землі — одна група згрупована глибоко під Африкою, а інша під Тихим океаном, де зустрічаються кам'яниста мантія та рідиннометалеве зовнішнє ядро. Це занадто глибоко, щоб людські очі могли побачити; лише сейсмічні дані можуть дати підказки про розмір, форму та структуру ULVZ.

Тепер, використовуючи нову комп’ютерну модель та свіжі сейсмічні спостереження з глибини Австралії та Нової Зеландії, дослідники, можливо, додали важливу деталь до пазла ULVZ. Згідно з дослідженням, опублікованим 30 грудня 2021 року в журналі Nature Geoscience, ці зони не є однорідними структурами, а скоріше за все складаються з шарів різних матеріалів, які накопичувалися протягом еонів.

«Найбільш несподіваний висновок полягає в тому, що зони наднизьких швидкостей не є однорідними, а містять сильні структурні та композиційні варіації всередині», – сказав провідний автор дослідження Сур’я Пачхай, постдокторант Австралійського національного університету. «Цей тип ULVZ можна пояснити хімічними [варіаціями], що виникли на самому початку історії Землі, які все ще погано перемішані після 4,5 мільярдів років мантійної конвекції». (Мантійна конвекція — це процес, за допомогою якого тверді породи в мантії планети повільно рухаються відповідно до теплових потоків.)

Після того, як їхнє комп’ютерні симуляції показали, що в ULVZ ймовірна шарувата або змішана структура, дослідники запропонували можливу історію походження структур — історію, яка починається понад 4 мільярди років тому, приблизно в той час, коли вперше сформувалася кам'яниста кора Землі. Під поверхнею більш важкі елементи, такі як залізо, опускалися до ядра планети, тоді як більш легкі елементи, як кремній, підіймалися до мантії.

Ця організація пішла з ладу, коли планета розміром з Марс, відома як Тея, врізалася прямо в ранню Землю — стародавній катаклізм, який дослідники називають гіпотезою гігантського удару. Зіткнення могло призвести до викиду величезної кількості сміття на орбіту Землі, що, можливо, призвело до утворення Місяця, а також підвищило температуру всієї планети та створило великий «океан» магми на поверхні планети, розповів Пачхай.

За словами дослідників, різні породи, гази та кристали, викувані під час зіткнення, були б розсіяні в цьому океані магми, але не назавжди. Протягом наступних мільярдів років до дна мантії опускалися більш важкі матеріали, а потім легші, що в кінцевому підсумку створило щільно шарувату структуру із заліза та інших елементів на межі ядро-мантія. У міру того, як мантія збовтувалася віками, цей щільний шар розділився б на менші згустки, розподілені по нижній мантії, що фактично дало нам ULVZ, про які ми знаємо сьогодні.

Дослідники додають, що цей сценарій може не пояснити джерело всіх ULVZ, оскільки є також деякі докази того, що інші явища, такі як танення океанської кори, що занурюється в мантію, можуть пояснити ULVZ. Однак моделі команди показують, що гіпотеза гігантського удару надійно пояснює, як могли бути створені щільні шаруваті зони.

Російською мовою: https://amzek.blogspot.com/2022/01/blog-post_7.html