Огромный «мега-сгусток» под Гавайями представляет собой твердую породу 

Фото из открытых источников

Новое исследование показало, что огромная масса, расположенная глубоко под Гавайями, по-видимому, является твердой и богатой железом. Результаты были опубликованы в журнале Science Advances.

Эта область, известная в науке как зона сверхнизкой скорости, может являться центром Гавайской горячей точки — зоны, где горячий материал поднимается через мантию и приводит в движение вулканическую активность, которая сформировала Гавайские острова.

«Поскольку это материал, богатый железом, он будет обладать большей электропроводностью, и это фактически будет способствовать теплопроводности — таким образом, это поможет локализовать шлейф и продлить его существование», — объясняет соавтор исследования Доён Ким из Имперского колледжа Лондона.

Зоны сверхнизкой скорости (ЗСН) — это гигантские участки планеты, расположенные вблизи границы мантии и ядра, примерно в 2900 километрах от поверхности Земли. Свое название они получили благодаря тому, что сейсмические волны от землетрясений в этих регионах значительно замедляются. Мега-зоны сверхнизкой скорости — самые большие из этих регионов, которые часто простираются на сотни километров. Они часто встречаются вблизи вулканических очагов, таких как Гавайи, Исландия и Маркизские острова в южной части Тихого океана.

«По сути, это делает их одним из немногих источников, позволяющих напрямую изучить состав и динамику глубинных слоев Земли», — говорит Ким.

Поскольку эти скопления находятся на большой глубине, ученые обычно изучают их, используя волны сжатия, генерируемые землетрясениями. Но эти волны давления, или P-волны, предоставляют ограниченную информацию. Поэтому Ким и его коллеги использовали разработанный ими в 2020 году метод, который также позволял учитывать S-волны, или сдвиговые волны, создающие вертикальное движение. Объединив данные обоих типов волн и смоделировав горные породы и минералы, которые могли бы соответствовать этим данным, исследователи смогли получить более четкое представление о том, почему волны замедляются в этих зонах.

Они обнаружили, что мегазона сверхнизкой плотности под Гавайями, вероятно, богата железом и твердыми породами. Это в значительной степени исключает конкурирующую гипотезу, предполагавшую, что эта область может быть особенно подвержена воздействию расплава.

«Имея эту информацию, мы можем задуматься о том, откуда это берется», — говорит Ким. «Это может быть связано с остатками самой ранней эволюции Земли, в частности, с кристаллизацией базального магматического океана или перекристаллизованным расплавом от прошлых плавлений мантии».

Ким добавляет, что не все мега-ULVZ могут быть одинаковыми. Некоторые могут образоваться в результате субдукции богатой водой океанической коры глубоко в мантию. Возможно, другие включают материал из самого ядра. По его словам, подход, представленный в новой статье, может помочь дифференцировать эти типы ULVZ по всему миру, а также пролить свет на то, как вообще формируются планеты.

«Чтобы полностью понять, что происходит на других планетах, мы должны сначала четко разобраться в том, что происходит на Земле», — резюмирует Ким.