GRL: странные сгустки глубоко внутри Земли могли создать тектонику плит

По шкале от мягких до катастрофических событий колоссальный удар объекта размером с Марс, который врезался в Землю около 4,5 миллиардов лет назад, занимает довольно высокое место: считается, что он привел в движение растрескавшуюся скалистую кору нашей планеты, как показывают новые исследования. 

Согласно предыдущим работам, удар Тейи, рассматриваемого тампера, также привел к выбросу обломков, которые объединились в Луну и засеяли Землю необходимыми для жизни элементами. Но его возможная роль в создании тектонических плит — кусков коры, которые покачиваются на поверхности илистой мантии нашей планеты, гораздо менее очевидна.

Только в прошлом году ученые обнаружили доказательства того, что они с большей уверенностью подозревают, что это остатки Тейи внутри Земли, аналогичные тем, что находятся внутри Луны.

Впервые обнаруженные в 1980-х годах, эти капли размером с континент, расположенные под Тихим океаном и Африкой, ранее считались либо горячими точками, магматическим «океаном» глубоко под нашими водными океанами, либо старыми затонувшими тектоническими плитами. Эти сценарии считались более правдоподобными, чем остатки Тейи, выживавшие миллиарды лет в бурлящей мантии.

Теперь новое исследование исследователей из Калифорнийского технологического института (Калтех) предполагает, что Тейя может быть причиной турбулентности той самой мантии и движения тектонических плит на ее поверхности. Новое исследование было опубликовано в журнале Geophysical Research Letters.

«Гигантский удар является не только причиной возникновения нашей Луны, если это так, он также определил начальные условия нашей Земли», — сказал руководитель исследования геофизик Калифорнийского технологического института Цянь Юань.

После проведения исследования 2023 года, описывающего, как часть Тейи могла опуститься к ядру Земли после удара и выжить до наших дней, Юань и его коллеги из Калифорнийского технологического института приступили к пониманию того, что произошло дальше.

Прошлые данные свидетельствуют о том, что механизмы в ранней мантии Земли, которые запустили субдукцию, геологический процесс, при котором одна тектоническая плита погружается под другую в мантию ниже, начался всего через 200 миллионов лет после предполагаемого удара Тейи – так быстро, что ученые задались вопросом, как это произошло.

«В этом исследовании мы реализуем модели конвекции всей мантии, чтобы проиллюстрировать, что сильные мантийные плюмы могут возникнуть, ослабить литосферу и в конечном итоге инициировать субдукцию примерно через 200 миллионов лет после гигантского удара», — объясняют Юань и его коллеги в своей опубликованной статье.

Эти шлейфы, как показывают симуляции команды, были созданы в первую очередь повышением температуры на границе ядра и мантии ранней Земли в результате скопления там частей Тейи.

Еще одним потенциальным виновником стали сами капли, богатые железом и плотные. Если они действительно являются погребенными реликвиями Тейи, как предполагает исследование Юаня 2023 года, то они, вероятно, напоминают геологическое содержимое Марса и содержат больше тепловыделяющих элементов, чем окружающая мантия, в которой они находятся.

Исследователи обнаружили, что тепло, исходящее от сгустков, могло привести к образованию сильных шлейфов, которые, вероятно, продолжали вызывать временные эпизоды субдукции по мере охлаждения границы ядра. Это согласуется с более ранними исследованиями, предполагающими, что тектоника плит началась с мантийных апвеллингов.

Таким образом, похоже, что Тейя оказала длительное влияние, формируя геологическую эволюцию Земли изнутри. По словам Юаня и его коллег, их результаты иллюстрируют «ключевое влияние начальных условий, установленных гигантскими ударными процессами, на тектоническую эволюцию планет земной группы».

Но не все геологи с этим согласны. У некоторых возникают вопросы о том, как такое сильное столкновение могло взбудоражить мантию Земли, не переработав при этом всю кору.

Предыдущие исследования также показали, что тектонические плиты образовались в результате совершенно разных процессов: либо Земля нагрелась и расширилась до такой степени, что ее кора треснула, либо, согласно другому дикому предположению, каменистая поверхность нашей планеты была разорвана гравитационными силами.

Точно так же, как теория тектоники плит все еще совершенствуется, так же будет развиваться и теория о том, как эти плиты впервые образовались.