Пробурить Землю до ее мантии невозможно — слой между ядром и корой остается недосягаемым. Оценить температуры и давление на таких глубинах тоже не получится. Поэтому геофизики используют косвенные методы, включая анализ сейсмических волн.
Когда происходит землетрясение, сейсмические волны распространяются по всей планете, преломляясь, отражаясь и проходя сквозь слои Земли. Сейсмографы фиксируют эти волны, а ученые, изучая их скорость и траекторию, восстанавливают внутреннюю структуру планеты. Этот процесс можно сравнить с ультразвуковым исследованием тела человека, только вместо тканей и органов изучаются слои мантии и ядра.
Долгое время сейсмология подтверждала существование погруженных тектонических плит в мантии — там, где одна плита опускается под другую в зонах субдукции. Однако новое исследование, проведенное геофизиками из ETH Zurich и Калифорнийского технологического института, поставило под сомнение привычные представления. С помощью высокоточной модели они обнаружили аномальные зоны, которые выглядят как остатки затонувших плит. Только вот расположены они в неожиданных местах — под океанами или внутри континентов, вдали от известных зон субдукции.
Моделирование проводилось с использованием метода полной формы волны, который анализирует все типы сейсмических колебаний. Для обработки данных потребовался суперкомпьютер Piz Daint из Швейцарского центра научных вычислений. Эта работа позволила ученым выявить особенности, которые ранее не замечали.
Мы видим такие аномалии повсюду в мантии, но пока не можем точно объяснить их природу. Например, под западной частью Тихого океана выявлены зоны, которые не могут быть остатками плит, погрузившихся за последние миллионы лет.
Есть несколько гипотез. Возможно, это древний богатый кремнием материал, сохранившийся с момента формирования мантии около 4 миллиардов лет назад. Или это области, где тяжелые железосодержащие породы накапливались на протяжении миллиардов лет. Эти открытия стали неожиданностью даже для ученых.
Теперь ученым предстоит углубить свои исследования. «Мы используем сейсмические волны, чтобы понять скорость их прохождения, но это только вершина айсберга», — говорит Схоутен. Впереди работа по изучению материалов, которые создают наблюдаемые аномалии, и разработка более точных моделей, чтобы раскрыть тайны внутренней динамики Земли.
