Под земната повърхност, на близо 3000 километра дълбочина, се намира загадъчен слой, където сеизмичните вълни се ускоряват необяснимо. В продължение на десетилетия този D" слой озадачава учените. Сега, новаторски експерименти на ETH Zurich най-накрая разкриват, че твърдите скали текат на екстремни дълбочини, те се държат като течност в движение. Този хоризонтален мантиен поток подравнява минерални кристали, наречени пост-перовскит, в една посока, обяснявайки поведението при сеизмични въздействия. Това е впечатляващ скок в разбирането на дълбоката вътрешна механика на Земята, превръщайки дългогодишна загадка в жива карта на подземните течения, които захранват вулкани, земетресения и дори магнитното поле.
Сеизмична загадка на почти 3000 километра под земята най-накрая е разгадана: изследователи са открили, че твърдата скала тече хоризонтално, подрежда минералите и предизвиква промяна в скоростта на сеизмичните вълни. Това променя цялото ни виждане за дълбоките слоеве на Земята.
Земетресения, вулканични изригвания, преместване на тектоничните плочи – всичко това са признаци, че нашата планета е жива. Но това, което се установява дълбоко в Земята, изненадва както лаиците, така и учените: На почти 3000 километра под повърхността на Земята тече твърда скала, която не е нито течна като лава, нито крехка като твърда скала. Това показва ново проучване на геолози, ръководено от Мотохико Мураками (Motohiko Murakami), професор по експериментална минерална физика в ETH Цюрих. Проучването току-що беше публикувано в списанието Communications Earth & Environment.
Половин век на догадки
В продължение на повече от 50 години изследователите се чудят на една странна зона дълбоко в недрата на Земята – така нареченият слой D", на около 2700 километра под краката ни. Там сеизмичните вълни изведнъж се държат по различен начин: скоростта им скача, сякаш се движат през различен материал. Досега не беше ясно какво точно се случва в този слой на мантията.
През 2004 г. Мураками, който от 2017 г. е професор в ETH Цюрих, открива, че перовскитът, основният минерал в долната мантия на Земята, се превръща в нов минерал близо до слоя D" при екстремно налягане и много високи температури – така нареченият "пост-перовскит".
Местоположение на D" слоя в долната мантия. Уголемен разрез: В D" слоя перовскитът се променя в пост-перовскит. Кредит: M. Murakami, E. Loetscher / ETH Zurich
Изследователите предположиха, че тази промяна обяснява странното ускорение на сеизмичните вълни. Но това не беше цялата история. През 2007 г. Мураками и колегите му откриха нови доказателства, че фазовата промяна на перовскита сама по себе си не е достатъчна, за да се ускорят сеизмичните вълни.
Използвайки сложен компютърен модел, те най-накрая откриват нещо важно: в зависимост от посоката, в която сочат кристалите на пост-пероскита, твърдостта на минерала се променя. Само когато всички кристали на минерала сочат в една и съща посока в модела, сеизмичните вълни се ускоряват – както може да се наблюдава в слоя D" на дълбочина 2700 километра.
В необичаен лабораторен експеримент в ETH Цюрих, Мураками доказва, че пост-перовскитните кристали се подреждат в една и съща посока под огромно налягане и екстремни температури. За да направят това, изследователите измерват скоростта на сеизмичните вълни в експеримента си и успяват да възпроизведат скока, който се случва в слоя D" в лабораторията.
"Най-накрая намерихме последната част от пъзела", заявява Мураками.
Потокът на мантията подрежда кристалите
Големият въпрос е: какво кара тези кристали да се подреждат? Отговорът е, че твърдата мантийна скала, която тече хоризонтално по долния край на земната мантия. Изследователите отдавна подозират, че това движение – нещо като конвекция, подобна на вряща вода – трябва да съществува, но никога не са успели да го докажат директно.
Без D" слоя, пост-перовскитните кристали биха се подредили произволно (вляво). Конвекционният ток в мантията под D" слоя подравнява всички кристали в една и съща посока. Кредит: M. Murakami, E. Loetscher / ETH Zurich
Започва нова глава в изследването на Земята
Мураками и колегите му вече са доказали експериментално, че мантийната конвекция на твърда скала е налице на границата между ядрото и мантията на Земята, т.е. че твърда – а не течна – скала тече бавно, но стабилно на тази дълбочина. "Това откритие не само разкрива тайната на слоя D", но и отваря прозорец към динамиката в дълбините на Земята", обяснява Мураками.
Това не е само важен момент, но и повратна точка. Предположението, че твърдата скала тече, се превърна от теория в сигурност.
"Нашето откритие показва, че Земята не е активна само на повърхността, но и в дълбините си", заявява професорът от ETH.
С тази информация изследователите вече могат да започнат да картографират теченията в най-дълбоките части на Земята и по този начин да визуализират невидимия двигател, който задвижва вулканите, тектоничните плочи и може би дори магнитното поле на Земята.
Справка: Motohiko Murakami, Shin-ichiro Kobayashi, Naohisa Hirao, Tomofumi Kawadai. The texture of the post-perovskite phase controls the characteristics of the D” seismic discontinuity. Communications Earth & Environment, 2025; 6 (1) DOI: 10.1038/s43247-025-02383-1
Източник: Why seismic waves spontaneously race inside the earth, ETH Zurich
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
dolivo
Революция в залесяването: Японски дронове с изкуствен интелект засаждат дръвчета 10 пъти по-бързо от хората
alabal
Най-старото живо същество на Земята: вид на 700 млн. години, който променя разбирането за еволюцията
dolivo
Математиката, биологията и психологията вещаят края на Западната цивилизация
опетков
Китай инсталира прекъсвачи в слънчеви панели, продавани на Запад