Дві масивні аномальні структури на межі ядра і мантії Землі можуть бути залишками матеріалу, який просочився з ядра у найдавніший період формування планети. Нове моделювання відкидає теорії пов’язані зі старими тектонічними плитами чи уламками гіпотетичної Теї. Дослідники вважають, що саме домішки могли змінити склад мантії та створити великі провінції з низькою швидкістю зсуву (large low-shear-velocity provinces, LLSVP), відомі з 1980-х років, пише ScienceAlert.
Найбільші з цих структур розташовані під Африкою та під Тихим океаном і простягаються від межі ядра на глибину близько 2900 кілометрів. Сейсмічні дані свідчать, що хвилі проходять крізь них значно повільніше, вказуючи на відмінний склад матеріалу. Саме тому їхнє походження десятиліттями залишалося одним із ключових питань глибинної геології.
Команда Йошінорі Міядзакі з Університету Рутгерса змоделювала еволюцію мантії з урахуванням можливого витоку легких компонентів із ядра. Вони змішали основні інгредієнти Землі та змоделювали, як вона охолоджується. Результати роботи опублікували в журналі Nature Geoscience.
“Це не випадкові дивацтва. Це відбитки найдавнішої історії Землі. Якщо ми зможемо зрозуміти, чому вони існують, ми зможемо зрозуміти, як утворилася наша планета і чому вона стала придатною для життя”, – зазначив Міядзакі.
За моделлю, оксид магнію та діоксид кремнію у період охолодження ядра кристалізувалися швидше, ніж залізо, і виштовхувалися в магматичний океан, який покривав Землю після її утворення. Ці домішки змінювали хімічний склад магми, сприяючи утворенню силікатних мінералів бриджманіту та сейфертиту замість феропериклазу, кількість якого у реальних даних значно нижча, ніж очікувалося.
Утворені неоднорідності могли зберігатися у надрах планети протягом 4,5 мільярдів років і з часом збиратися у великі щільні масиви, які нині фіксують сейсмографи. Їхні краї збігаються із зонами ULVZ – ділянками надзвичайно низької швидкості хвиль, що підтверджує сценарій складного нашарування матеріалів на ранніх етапах розвитку Землі.
Африканська LLSVP пов’язана із локальним ослабленням магнітного поля над Атлантичним океаном, а деякі дослідники припускають, що обидві структури вплинули також на формування тектонічних плит Землі. Це означає, що давні процеси у мантії могли визначити придатність планети до життя.
“Навіть маючи дуже мало підказок, ми починаємо будувати історію, яка має сенс. Це дослідження дає нам трохи більше впевненості в тому, як еволюціонувала Земля і чому вона така особлива”, – підсумував Міядзакі.