Ученые впервые стали свидетелями образования нового океанического дна

Фото из открытых источников

Примерно две трети поверхности Земли покрыто океанической корой, и вся она образовалась одинаковым образом. Вдоль срединно-океанических хребтов тектонические плиты расходятся, и магма поднимается, заполняя образовавшуюся пустоту. 

Расплавленная порода остывает, образуя свежую кору на морском дне, постепенно формируя внешнюю оболочку планеты. Практически никто никогда не наблюдал за этим процессом. Ситуация изменилась в южной части Индийского океана. Французская группа исследователей зафиксировала масштабное явление спрединга морского дна в момент его развития. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature.

Впервые учёные напрямую измерили процесс образования нового океанического дна. Исследование также указывает на то, что большая часть движений происходила постепенно, выходя за рамки того, что могли бы вызвать одни только зарегистрированные землетрясения.

Всё дело во времени. В феврале 2024 года Жан-Ив Ройер и его команда из Французского национального центра научных исследований установили подводную обсерваторию под названием OHA-GEODAMS. Обсерватория располагалась на участке хребта недалеко от отдаленных островов Амстердам и Санкт-Пол.

Всего два месяца спустя, 26 апреля 2024 года, серия землетрясений сотрясла морское дно в этом районе. Это стало началом масштабного события. Лава тоже сыграла свою роль. Она излилась на расстояние в милю или две от приборов, а не на них, поэтому данные не были потеряны.

Инго Гревемайер — геофизик из Центра океанологических исследований им. Гельмгольца GEOMAR в Киле. Он провел рецензирование исследования и выступил соавтором комментария. 

«Жан-Ив Ройер и его коллеги были невероятно, невероятно, невероятно удачливы, словно сорвали джекпот», — сказал Гревемейер. 

Он отметил, что распространение этого явления могло прекратиться несколько десятилетий назад, однако команда взяла пробы через два месяца после начала работ. Добраться до места было само по себе подвигом. Команда плыла 45 дней, чтобы опустить датчики, и возвращается каждый год, чтобы собрать данные. 

«Для проведения исследований на дне океана требуются изобретательные инженерные решения и экспертные знания», — сказал Дэниел Форнари, морской геолог из Океанографического института Вудс-Хоул, который не принимал участия в исследовании.

Обсерватория состояла из 15 акустических станций, а также закрепленных на палубе гидрофонов — подводных микрофонов, улавливающих звуки в морской воде. Каждые несколько часов станции обменивались сигналами и измеряли время эхо-сигналов. Это позволяет команде измерять изменения на морском дне с высокой точностью.

Приборы зафиксировали как низкий гул разрушающихся камней, так и точную геометрию движения. Часть хребта опустилась примерно на 4 метра. Его две стороны раздвинуты более чем на метр. Измерения давления с помощью манометров и многократное картирование морского дна позволили дополнить картину. В совокупности эти методы позволили исследователям гораздо детальнее изучить последовательность событий, чем старые, косвенные методы.

На основе полученных данных команда смогла восстановить картину того, как начинается распространяющийся импульс. Глубоко внутри Земли давление нарастает в скоплениях расплавленной породы. В конце концов, он становится достаточно сильным, чтобы выталкивать магму вбок между слоями земной коры. Затем земля над осушенным карманом обваливается внутрь.

По мере того, как магма раздвигает тектонические плиты, этот процесс сопровождается землетрясениями. Магма поднимается через образовавшееся отверстие и затвердевает, превращаясь в новое океаническое дно. 

Эта земная кора впоследствии остывает и расширяется. Однажды она может снова погрузиться в мантию, в результате чего фрагменты древних плит оказываются глубоко внутри планеты. 

Один и тот же механизм работает под каждым срединно-океаническим хребтом. Он также приводит в движение вулканическую активность, которая сейчас переписывает учебники, например, на подводной горе Аксиал у берегов Орегона – подводном вулкане, извержение которого, по прогнозам ученых, скоро произойдет.

Здесь измерения преподнесли сюрприз. Плиты сместились гораздо дальше, чем можно было объяснить слабыми землетрясениями. Горизонтальное смещение соответствовало тому, что обычно происходит в течение 30-60 лет в результате устойчивого распространения землетрясения. Однако зарегистрированные землетрясения имели магнитуду всего около 5.

Исследовательская группа пришла к выводу, что большая часть движения происходила асейсмически, то есть скольжение происходило бесшумно, а не резкими толчками. Это помогает разгадать давнюю загадку. 

Долгое время разломы срединно-океанических хребтов вызывали меньше землетрясений, чем, по-видимому, требовалось для их движения. По всей видимости, бесшумное скольжение компенсирует эту разницу, перенося большую часть размыва без сотрясения морского дна.

Независимые исследователи приветствовали эту работу, подчеркнув при этом, насколько редки подобные измерения. Десятилетия исследований позволили сделать выводы о том, как формируется новое морское дно. Прямое наблюдение за процессом расширения дна оставалось недоступным. 

Обсерватория вернулась на морское дно и будет продолжать сбор данных до 2027 года. Ройер надеется, что эта работа побудит другие группы исследователей провести аналогичные измерения в местах, где морское дно расширяется быстрее, чем в среднем. 

Более масштабная цель — получить более полное представление о том, как планета обновляет свою земную кору, — процессе, который формирует береговые линии и закладывает основы экосистем, таких как гидротермальные источники, разбросанные по срединно-океаническим хребтам. Действие разворачивается под многокилометровыми водными просторами, в одном из наименее изученных мест на Земле.