Призрачный океан мог повлиять на гравитацию Земли

Ученые считают, что наконец нашли причину одной из самых странных аномалий на планете. Существование глубочайшего гравитационного провала на нашей планете, известного как геоидный минимум Индийского океана (IOGL), долгое время озадачивало ученых. Для контекста «геоид» — это модель, показывающая, как выглядела бы поверхность Земли, если бы на нее влияли только гравитация и вращение — ни земли, ни ветра, ничего другого, что могло бы нарушить поверхность. Если бы Земля была однородной сферой, этот геоид был бы ровным, гладким и в значительной степени неинтересным.

Но Земля не является однородной сферой, и геоид показывает все способы, которыми она может изменяться под действием гравитации. Области с плотностью массы ниже средней и, следовательно, с более низкой гравитацией проявляются в виде впадин в геоиде, тогда как области с плотностью массы выше средней и с более высокой гравитацией проявляются в виде пиков. Эти пики и впадины, известные под общим названием гравитационные аномалии, указывают на области особой силы и слабости гравитационного поля Земли.

В новом исследовании, опубликованном в Geophysical Research Letters, группа ученых провела десятки компьютерных симуляций происхождения геоидной впадины Индийского океана, которая охватывает 8 миллионов квадратных миль и расположена к югу от Шри-Ланки. Исследователи теперь считают, что эта «неуловимая особенность» частично является результатом некоторых подводных движений, которые произошли до Индийского океана.

«Усваивая движение плит в глобальных моделях мантийной конвекции от мезозоя до наших дней,  мы пытаемся проследить формирование этого геоидного понижения. Мы показываем, что поток, вызванный нисходящими плитами Тефии, возмущает большую африканскую провинцию с низкой скоростью сдвига и порождает шлейфы, достигающие верхней мантии», - объяснили авторы.

Аттри Гош, доцент Индийского института науки и один из авторов исследования, пояснил, что, хотя предыдущие исследования были посвящены этой аномалии, большинство из них связывали ее с остатком более ранней пластины, которая нырнула под другую плиту и в мантию Земли миллионы лет назад, ни один из них не дал того, что она сочла бы достаточным объяснением аномалии.

Гош и ее команда не были удовлетворены отсутствием объяснений и попытались заполнить пробелы в своем исследовании. В ходе своих исследований ученые обнаружили, что гравитационный минимум можно объяснить наличием более легких материалов в верхней и средней части мантии ниже IOGL. Это может быть связано с мантийными плюмами, вызванными подъемом аномально горячей породы, и команда обнаружила, что горячий материал поступает из близлежащего африканского большого провиденса с низкой скоростью сдвига, известного как африканский суперплюм.

«Низкий геоид или отрицательная аномалия геоида могут быть вызваны дефицитом массы в глубокой мантии», — говорит Гош. «Наше исследование объясняет этот низкий уровень более горячим и легким материалом, простирающимся на глубину от 300 до 900 километров в северной части Индийского океана и, скорее всего, происходящим из африканского суперплюма».

Эта геологическая особенность, также известная как африканская капля, которая помогла сформировать IOGL, вероятно, возникла из океанических плит из океана Тетис, «океана-призрака», который, возможно, существовал до того, как Индия сдвинулась и помогла сформировать Индийский океан.

Хотя исследователи говорят, что плиты нижней мантии из океана Тетис, вероятно, вносят меньший вклад в формирование IOGL, чем шлейфы, команда также называет их «необходимыми» для образования этого геоидного минимума. Так что, по-видимому, сочетание плюмов с уникальным регионом структуры мантии дает идеальный рецепт для формирования отрицательной аномалии геоида.