Новый способ измерения структур глубоко внутри Земли выявил многочисленные ранее неизвестные сгустки в мантии нашей планеты. Эти аномалии удивительно похожи на затонувшие куски земной коры, но появляются в, казалось бы, невозможных местах.
Потенциальные участки древней коры Земли, иногда называемые «затонувшими мирами», возможно, только что были обнаружены глубоко в мантии благодаря новому способу картирования внутренней части нашей планеты. Однако эти загадочные сгустки появляются в местах, где им не следует быть, заставляя исследователей чесать головы.
В течение десятилетий ученые создавали более полную картину внутреннего строения Земли с помощью сейсмографов — трехмерных изображений, созданных путем измерения того, как сейсмические волны от землетрясений отражаются глубоко внутри нашей планеты. Этот метод помог ученым идентифицировать древние участки коры планеты, известные как субдуцированные плиты, которые были втянуты в мантию через зоны субдукции, где встречаются тектонические плиты. Например, в октябре 2024 года исследователи объявили об открытии участка морского дна, который глубоко погрузился в мантию под островом Пасхи.
В исследовании, опубликованном в журнале Scientific Reports, ученые сообщили, что обнаружили «многочисленные» потенциально погруженные плиты по всей мантии Земли, используя новый тип сейсмографической визуализации. (До сих пор было раскрыто мало информации о размере, форме и точном местоположении этих сгустков.)
Однако, в отличие от ранее выявленных субдуцированных плит, которые находятся в областях, где тектонические плиты в настоящее время сталкиваются или ранее сталкивались, некоторые из новых аномалий расположены в местах, где никогда не наблюдалось никакой известной тектонической активности, например, под западной частью Тихого океана. В результате неясно, как они там оказались.
«Это наша дилемма», — сказал Томас Схоутен из Геологического института Швейцарской высшей технической школы Цюриха в Швейцарии. «Благодаря новой модели с высоким разрешением мы можем видеть такие аномалии повсюду в мантии Земли. Но мы не знаем точно, что это такое».
Существуют и другие потенциальные объяснения недавно картированных пятен. Например, они могут состоять из похожего на кору материала, оставшегося от создания мантии 4 миллиарда лет назад. Или они могут состоять из какого-то другого похожего плотного материала, который вырос в мантии за последние несколько сотен миллионов лет.
Однако это всего лишь альтернативные теории. На данный момент идентичность этих пятен остается «главной загадкой», — написали представители ETH Zurich.
До сих пор все, что мы знаем о недрах Земли, получалось путем сшивания различных сейсмографов, созданных на основе отдельных землетрясений по всему миру. Но в новом исследовании ученые использовали новый метод, известный как инверсия полной формы волны, который использует компьютерные модели для объединения этих сейсмографов в единое четкое изображение.
Это метод, требующий большого объема вычислений, и для его реализации исследователям пришлось запустить модель на суперкомпьютере Piz Daint в Швейцарском национальном суперкомпьютерном центре в Лугано — ранее самом мощном компьютере в Европе — и обработать цифры.
Соавтор исследования Андреас Фихтнер, сейсмолог из ETH Zurich, создавший модель полной формы волны, используемую в новом исследовании, сравнил использование инверсии полной формы волны с достижениями медицинской визуализации. Представьте себе, что врач изучает кровеносную систему десятилетиями, сказал Фихтнер.
«Затем, если вы дадите [им] новый, лучший инструмент для обследования, они внезапно увидят артерию в ягодице, которая на самом деле там не должна быть», — объяснил Фихтнер. «Именно так мы относимся к новым открытиям».
Исследователи полагают, что недавно обнаруженные капли могут быть субдуцированными плитами, в основном потому, что сейсмические волны проходят через них с одинаковой скоростью. Но это не гарантирует, что они представляют собой одно и то же, и необходимы дополнительные исследования, чтобы оценить, действительно ли они похожи.
«Мы должны рассчитать различные параметры материала, которые могли бы генерировать наблюдаемые скорости различных типов волн», — сказал Схоутен. «По сути, мы должны глубже погрузиться в свойства материала, лежащие в основе скорости волны».
