Ученые впервые наблюдали за рождением фрагмента океанической коры Земли

Фото из открытых источников

Большая часть земной коры нашей планеты сформирована в талласе, который человеческий глаз никогда не увидит. На протяжении 65 000 километров океанского дна система срединно-океанических хребтов отмечает границы, где встречаются тектонические плиты Земли.

Там, в океанских глубинах, вдали от солнечного света, катастрофические потрясения разрывают океанское дно, заливая открытую рану магмой, которая затем остывает и затвердевает, образуя совершенно новый участок планетарной коры.

Более двух третей земной коры образовались таким образом, и теперь, впервые, ученым наконец удалось зафиксировать этот процесс в действии.

«Мы и не мечтали запечатлеть такое масштабное событие и надеялись хотя бы измерить постепенное растяжение хребта (возможно, на несколько сантиметров), которое позволяет накапливаться напряжениям между событиями, подобно нагруженной пружине», — рассказал Жан-Ив Ройер из Французского национального центра научных исследований. «Вместо этого мы стали свидетелями события, происходящего раз в сорок лет, и измерили смещения на несколько метров в обоих направлениях!»

Эти необычные наблюдения описаны в новой статье, опубликованной в журнале Nature.

Поскольку границы тектонических плит расположены ниже относительно более лёгких и плавучих внутренних областей, подавляющее большинство из них находится под водой, покрывающей большую часть поверхности Земли, на глубинах, совершенно непригодных для исследования человеком.

Однако человеческую изобретательность не следует недооценивать.

В конце февраля 2024 года Ройер и его коллеги развернули экспериментальную обсерваторию с гидроакустикой и геодезией вблизи острова Амстердам (OHA-GEODAMS) на юго-восточном Индийском хребте между Австралией и Антарктидой.

Они потратили годы на строительство подводной обсерватории, предназначенной для фиксации одного из редких, бурных эпизодов образования нового морского дна.

Их цель была дерзкой.

Расширение морского дна — это не медленное, постепенное ползучее движение. Вместо этого тектоническое напряжение нарастает в течение десятилетий, прежде чем высвободиться в редких, мощных вспышках — отдельных эпизодах, которые исследователи называют «квантовыми» событиями.

Команда построила обсерваторию, состоящую из пяти автономных гидрофонов, расположенных таким образом, чтобы отслеживать всю вулканическую равнину Сен-Поль-Амстердам, надеясь зафиксировать один из этих катастрофических эпизодов.

Они не были до конца уверены, чего ожидать, — но затем, всего несколько месяцев спустя, в апреле 2024 года, морское дно раскололось.

«Как говорится, удача сопутствует смелым», — сказал Ройер. «За эти 16 дней в конце апреля 2024 года произошло следующее: ось срединно-океанического хребта разрушилась, и накопившаяся под ней магма распространилась в океаническую кору».

Огромные пластообразные интрузии магмы, известные как дайки, прорвали земную кору менее чем за два часа, впрыснув в нее, по оценкам, 150 миллионов кубических метров магмы.

По мере распространения даек они вызывали землетрясения, пробуждали давно спящие разломы — трещины, где блоки земной коры могут внезапно смещаться относительно друг друга, — и истощали магматический резервуар под хребтом.

«В результате этого морское дно над ним очень быстро обрушилось», — сказал Ройер.

В конце концов, дайки достигли самого морского дна, позволив лаве извергаться на океанское дно, одновременно продолжая истощать магматический резервуар и вызывая дальнейшее обрушение морского дна.

«В целом, дно долины, отмечающей ось хребта, обрушилось на 4,2 метра, сместившись по прилегающим разломам», — сказал Ройер. «Это первый случай, когда наблюдается ежечасное квантовое событие расширения морского дна, включающее как образование даек, так и разломов».

Удалось запечатлеть такое редкое событие всего через несколько месяцев после внедрения технологии, и это было лишь началом сюрпризов.

«Мы и не мечтали запечатлеть такое масштабное событие», — заявил Жан-Ив Ройер.

По оценкам, расширение морского дна в срединно-океанических хребтах происходит со скоростью около 6,3 сантиметра в год, если движение непрерывное.

Это извержение стало прекрасной демонстрацией того, что расширение морского дна не является непрерывным процессом, а происходит гигантскими рывками.

В пик своего развития гребень расходился на 5 сантиметров в минуту — почти в полмиллиона раз быстрее, чем в среднем за длительный период.

«Измеренные горизонтальные смещения (от 2 до 4 метров) эквивалентны непрерывному распространению в течение 30-60 лет со скоростью 6,3 сантиметра в год, что дает представление о повторяемости этих квантовых событий», — пояснил Ройер.

И исследователям наконец удалось разгадать давнюю загадку.

Учёные давно знают, как быстро расходятся тектонические плиты. Но в предыдущих исследованиях, когда суммировались все движения, вызванные зарегистрированными землетрясениями, результаты никогда не совпадали. Просто не хватало сейсмической активности, чтобы объяснить наблюдаемую скорость расширения морского дна.

Ройер и его коллеги обнаружили недостающее движение. Хотя событие сопровождалось землетрясениями, их модели показали, что разломы сместились гораздо сильнее, чем предполагали одни только землетрясения.

Большая часть движения в ходе этого события происходила асейсмически – бесшумно, без генерации сильных сейсмических волн.

Это означает, что данные наблюдения предоставляют эталонные данные, на основе которых теперь можно проверять сейсмические данные, помогая ученым лучше понять, как расширяется дно океана, даже если им не посчастливилось наблюдать это непосредственно.

«Мы показали, что при наличии некоторой удачи, а также немного мастерства, измерение расширения морского дна теперь возможно», — сказал Ройер. «Таким образом, это открывает новые горизонты для морских геофизиков».