В Индийския океан има гравитационна „дупка“ и сега може би знаем защо

Земята изглежда има по-малко маса под определена част от Индийския океан в сравнение с останалата част от планетата. Вертикалните струи магма на това място може да обяснят защо

Ваня Милева Последна промяна на 28 юни 2023 в 00:01 9464 0

През 2011 г. по данни на сателита на ЕКА GOCE е съставен модел на „геоида“, изобразен тук.  Цветовете в изображението представляват отклонения във височината (–100 m до +100 m) от идеалния геоид. Сините нюанси представляват ниски стойности, а червените/жъ

Кредит ESA/HPF/DLR

През 2011 г. по данни на сателита на ЕКА GOCE е съставен модел на „геоида“, изобразен тук. Цветовете в изображението представляват отклонения във височината (–100 m до +100 m) от идеалния геоид. Сините нюанси представляват ниски стойности, а червените/жълтите представляват високи стойности.

Въпреки че на красивите снимки от космоса на нашата планета изглежда идеално синьо кълбо, тя всъщност прилича на деформиран картоф. Тъй като гравитацията е пропорционална на масата, формата на гравитационното поле на планетата зависи от разпределението на масата в нея. 

Като се има предвид, че около три четвърти от повърхността на нашата планета е съставена от океани, тези деформации се отразяват и на формата на океаните. Ако премахнем приливите и отливите от океаните на планетата, те ще се установят в плавна вълнообразна форма, наречена геоид, като се издигат там, където има голяма гравитация, и потъват там, където гравитацията е слаба, създавайки така наречените "геоидни аномалии". Тези височини и низини са породени от неравномерното разпределение на масата в земните дълбини. Една забележителна аномалия е "Геоидната низина в Индийския океан" ('Indian Ocean Geoid Low' - IOGL).

Геоидната низина обхваща обширна територия на юг от Индийския субконтинент и има значително понижение от минус 106 метра южно от Шри Ланка.

Карта, моделираща повърхността на геоида. Картата показва как биха се променили височината и разпределението на водата, като се премахне влиянието на приливите и отливите и теченията. Кредит: European Space Agency

Разположен предимно в Индийския океан, индийският геоиден минимум представлява съществена вдлъбнатина в изображението на геоида, отбелязваща област, в която гравитационното привличане на Земята е сравнително по-слабо от околните региони. Тази неравност е пряко следствие от вариациите в разпределението на земната маса под този регион.

Географски IOGL може да се определи от южния край на Индия, като обхваща значителна част от централната част на Индийския океан и достига до източния бряг на Мадагаскар. Обхващайки голяма част от океана, тя се откроява като едно от най-забележимите отклонения на геоида.

"Съществуването на ниско геоидно ниво в Индийския океан е един от най-нерешените проблеми в науките за Земята", коментира Атрейе Гош (Attreyee Ghosh), доцент в Центъра за науки за Земята към Индийския научен институт в Бангалор, Индия. "Това е най-ниската геоидна/гравитационна аномалия на Земята и досега не е имало консенсус относно нейния източник. Тя е забележителна, тъй като означава, че има някакъв масов дефицит в дълбоката мантия, който причинява ниското ниво".

"Ниският гравитационен потенциал би означавал, че самата океанска повърхност се понижава", казва тя. "Така че за 100-метров геоиден минимум океанската повърхност би потънала надолу със 100 метра в този регион."

Съществуването на тази "геоидна низина" е предизвикало многобройни научни дебати и са предложени няколко  теории, които да обяснят причината й. Една от водещите теории предполага значителен недостиг на маса в земната мантия, по-специално под Индийския океан. Смята се, че този дефицит на маса е предизвикан от колосален поток от горещи, разтопени скали, които се издигат от дълбоките части на земната мантия - явление, известно като "мантиен плюм".

Тектоничните активности също играят роля при образуването на IOGL. Индийската плоча, една от многото тектонични плочи, които образуват земната кора, се придвижва на север към Евразийската плоча с изключителна скорост. Това бързо движение може да е довело до сеизмични размествания и деформации на земната кора, като по този начин е допринесло за появата на IOGL.

Няколко изследвания в миналото се опитаха да обяснят това, като повечето от тях го приписваха на остатък от по-ранна плоча, която се е потопила в земната мантия под друга плоча преди милиони години. Въпреки това не е имало убедително обяснение на източника - досега.

Ниското ниво на геоида в Индийския океан (IOGL) в зоната, избрана за изчисляване на регионалната корелация на геоида. (b) и (c) Температурни профили, взети по протежение на AA’ и BB’. (d) и (e) 3D изгледи на температурни профили в и около IOGL. Кредит: Debanjan Pal, Attreyee Ghosh, Geophysical Research Letters, First published: 05 May 2023 https://doi.org/10.1029/2022GL102694  

Според изследователите тази гравитационна „дупка“ може да се дължи на "аномалии с ниска плътност" или наличието на по-леки материали в горната до средната част на мантията под IOGL. Но какво причинява тези аномалии с ниска плътност?

Обикновено се смята, че причината за тези аномалии са мантийни плюмове, издигащи се необичайно горещи скали в земната мантия. Но в този случай в тази част на света не съществува известен мантиен плюм.

За да обяснят това, изследователите проучат съседните региони на геоидното дъно в Индийския океан и реконструират тектоничните плочи в глобалните модели на мантийната конвекция, започвайки отпреди 140 млн. г.

Те показват, че потъващите плочи, някога дъно на морето Тетис, са разстроили Африканския суперплюм или т.нар. африканската голяма област с ниска скорост на срязване (Large low-shear-velocity provinces, LLSVP).

Анимация, показваща LLSVP, изведена с помощта на сеизмична томография. Кредит: Cottaar & Lekic (2016)

Съществува хипотеза, според която големи обеми материал в мантията на Земята, тези LLSVP, са останките от Тея, хипотетичната протопланета, с която Земята се е сблъскала в ранната Слънчева система, което е довело до създаването на Луната.

Интересното е, че горещия материал, произхождащ от африканската LLSVP, който се отклонява на изток и завършва в основата на региона с ниска плътност под ниското ниво на Индийския океан, води до формирането на тази отрицателна аномалия на геоида.

Отклонението вероятно се дължи на бързото движение на Индийската плоча и потъването на плочата на Тетис.

Вижте бързото (в геоложки мащаби) движение на индийската плоча, довело до издигането на Хималаите и непряко - за гравитационната низина в Индийски океан.

Влияние на Индийската гравитационна дупка

IOGL има дълбоки последици за нашето разбиране на геоложките явления на Земята. Той дава на изследователите уникална перспектива към процесите на конвекция в мантията, като ни помага да разберем как топлината и материята се преразпределят в нашата планета. Освен това геоидът представлява базовата отправна точка за всички гравитационни измервания и всички отклонения, подобни на IOGL, оказват значително влияние върху измерванията на средното световно морско равнище, което е решаващ фактор за разбирането на изменението на климата и неговите последици. 

И накрая, IOGL може да повлияе на траекторията на спътниците в орбита около Земята, тъй като тези изкуствени тела се влияят от колебанията в гравитационното поле на Земята.

Продължаващото научно изследване на тази аномалия несъмнено ще предостави още разкрития за геологията и геофизиката на Земята, подобрявайки разбирането ни за сложните процеси, формиращи нашата планета.

Справка: How the Indian Ocean Geoid Low Was Formed

Debanjan Pal, Attreyee Ghosh
Geophysical Research Letters, First published: 05 May 2023 https://doi.org/10.1029/2022GL102694 

Източник: There's a gravity 'hole' in the Indian Ocean and now we may know why, New Scientist

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !