Учени са открили скрит слой от частично разтопена скала, разположен на около 160 км под повърхността на Земята, който може да разреши дългогодишни мистерии за движението на тектоничните плочи, съобщава ново проучване.

Предишни проучвания разкриха признаци за този слой в изолирани райони, но новото изследване показва, че той се простира в много по-голяма част от подземните региони на планетата от очакваното. Откриването на тази странна зона предполага, че разтопената скала, протичаща през горната мантия – частта от Земята, която се намира точно под повърхността и кората, – може да играе само незначителна роля в изместването на тектоничните плочи в сравнение с други сили, като например прехвърлянето от топлина в това подземно царство. Важно е да се разбере това, защото движението на тектоничните плочи е допринесло например за процъфтяването на живота на Земята. По-доброто познаване на тази област може дори да ни помогне да изследваме извънземни светове с подобна динамика.

Всички сме запознати с настоящата карта на света със седем континента и глобален океан, но това е само едно от многото лица, които Земята е приела в продължение на милиарди години. Нашата планета е тектонично активна, което означава, че огромни скални плочи се изместват по повърхността ѝ с течение на времето. В резултат на това глобалният модел на земните маси и океаните се променя, докато тези плочи се разпространяват, разбиват се една в друга или се избутват надолу в мантията.

Например, когато динозаврите току-що са започвали да се появяват преди 250 милиона години, по-голямата част от Земята е била смачкана в суперконтинента Пангея. Според някои прогнози след още 300 милиона години Азия и Северна Америка може да се сблъскат и да образуват нова земна маса. Освен че поддържат Земята разнообразна като структура, тези движещи се плочи допринасят за обитаемостта на нашия свят, като помагат за поддържането на стабилен климат наред с други предимства.

Тектоничните плочи се носят над област от горната мантия на Земята, наречена астеносфера, но има много открити въпроси относно точната динамика на този критичен процес. По-специално подробности за долната граница на астеносферата, която се намира на около 160 км под повърхността на планетата, остават неуловими.

Сега учени, ръководени от Джунлин Хуа, постдокторант по геонауки в Тексаския университет в Остин, са открили скрит слой мека скала на дъното на астеносферата, който изглежда се простира през поне 44% от планетата и може би повече. Въпреки огромния диапазон тази частично разтопена зона „няма съществен ефект върху широкомащабния вискозитет на астеносферата“, което означава, че вероятно не играе основна роля в тектониката на плочите. Това откритие ще помогне за прецизиране на моделите на движещите се части на Земята според проучване, публикувано в Nature Geoscience.

„Бяхме изумени от това колко добре наблюдението... отговаря на нашата интуиция“, казва Хуа. „Също така бях малко изненадан от това колко широко е разпространено.“

„Друго изненадващо откритие е, че допълнителното топене не влияе много върху движението на плочата – поне не много, тъй като интуитивно човек може да почувства, че когато нещо се топи (като частично разтопен шоколад) би било по-лесно да се деформира“, продължи той. По този начин „физиката на деформацията на твърдите скали вероятно ще бъде това, което определя относително слабата астеносфера вместо наличието на топене.“

До този момент учените са обсъждали как частично разтопените скали в астеносферата допринасят за потока от тектонични плочи над нея отчасти защото има още много да се научи за изобилието и разпространението на този тип скали. Въпреки че може да се очаква, че големи петна от разтопена скала ще направят астеносферата по-мека, като по този начин ще създадат лесна пътека за плъзгане за плочи, за да прелеят, точната връзка между слоевете и тектоничното движение остава загадка.

Хуа се натъква на потенциално парче от този пъзел, докато сглобява глобална карта на астеносферата с помощта на сеизмични вълни, причинени от земетресения на стотици различни места по света. Тези вълни преминават през вътрешността на Земята и взаимодействат с различните материали във всеки слой, разкривайки подробности за техните свойства.

Докато прави картата, Хуа забелязва, че сеизмичните вълни се забавят, когато ударят скрит слой от разтопена скала, който обхваща голяма част от земното кълбо на дълбочина от 150 километра под повърхността. Екипът нарече зоната PVG-150 за „положителен градиент на скоростта на 150 километра“.

„Основното откритие на прочуването ни е разделено на две части“, продължава Хуа. „Астеносферата, която се намира под литосферата и позволява днешните движения на плочите, може да бъде категоризирана най-общо в два типа: около половината от тях са достатъчно горещи, така че в допълнение към твърдите скали някои скали са разтопени над 150 километра; докато другата половина са предимно твърди.“

„Въпреки че са частично разтопени, макар и контраинтуитивно, тази стопилка не влияе значително на това как се изразява тектониката на плочите, което означава, че физиката на деформацията на твърдите скали все още е това, което контролира движението на плочите“, отбелязва той.

В допълнение към разкриването на нов слой на Земята изследването може да опрости моделите на тектониката на плочите чрез ограничаване на влиянието на разтопената скала. Новото изследване също помага да се хвърли нова светлина върху мрачния долен слой на астеносферата, което може да помогне на учените да разгадаят мистериите за това как тектониката на плочите се е появила на нашата планета и колко често срещана може да е в други светове.

Като се има предвид, че тези движещи се части са помогнали за създаването на живот на Земята, пълното им разбиране ще бъде съществена част от нашето търсене на извънземен живот другаде във Вселената. Междувременно обаче Хуа и колегите му се надяват да продължат да изследват мистериозните слоеве на астеносферата със сеизмични данни, заснети в по-отдалечени региони като океаните.

Снимка: Unsplash

Виж още: Частната лунна сонда Peregrine се приближи по-близо до заветната мисия