• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
16 июня, 16:32
Игорь Байдов
565

Найден «призрачный канал», по которому утекает тепло из ядра Земли

❋ 5.1

Наша планета постоянно испускает тепло, в том числе из ядра. Часть этого тепла поднимается вверх к поверхности, но его доля в общем тепловом потоке незначительна. По крайней мере, так считали геологи до недавнего времени. Теперь же ученые нашли под участком суши в Омане «‎скрытый» мантийный плюм — столб раскаленной породы, исходящий из нижней мантии без видимой вулканической активности на поверхности. Это может означать, что ядро Земли выделяет гораздо больше тепла, чем считалось ранее.

Горы Хаджар
Горы Хаджар в Омане — одни из самых молодых на нашей планете. Они образовались в эпоху альпийского горообразования (Альпийский орогенез) и представляют собой слоистые образования / © Shutters​tock, L_B_Photography

В центре Земли находится железо-никелевое ядро, состоящее из двух частей: внутреннего твердого и внешнего жидкого. Оно очень горячее из-за остаточного тепла, которое появилось при формировании нашей планеты и радиоактивного распада. Это тепло постоянно передается вверх, в нижние слои мантии, которые находятся прямо над ядром. Иногда там накапливаются горячие и менее плотные участки горных пород, образующие мантийный материал. Под давлением эти «‎легкие» и горячие кусочки мантии медленно «‎отрываются» от окружающей оболочки и поднимаются вверх к литосфере — внешней твердой оболочке Земли.

Это и есть мантийный плюм, который «‎запускается» из-за тепла ядра. Говоря проще, он своего рода канал, по которому передается тепловая энергия от границы ядра и мантии к поверхности.

Когда этот столб раскаленного мантийного материала достигает области с меньшим давлением, которая находится под земной корой, происходит так называемое декомпрессионное плавление. В результате поднимающаяся порода оказывается «‎сверхтекучей». Под воздействием высоких температур начинается ее плавление. Образуется магма, которая менее плотная, чем окружающий твердый материал. Она собирается в магматические камеры и при возникновении разлома в коре выходит наружу в виде лавы и пирокластического потока, что приводит к вулканизму.

Ранее мантийные плюмы находили только в районах, где есть вулканическая активность. Например, под Восточно-Африканской рифтовой долиной и Йеллоустоуном в США. Считалось, что эти два фактора неразрывно связаны друг с другом.

Теперь же международная команда геологов под руководством Симоне Пилия (Simone Pilia) из Университета нефти и полезных ископаемых имени короля Фахда в Саудовской Аравии обнаружила скрытый мантийный плюм в недрах Земли без признаков вулканизма. Открытие сделали на территории Омана. Выводы исследователей, изложенные в журнале Earth and Planetary Science Letters, могут изменить представление о том, как устроено тепловое движение в мантии и сколько тепла на самом деле выделяется из ядра Земли.

Пилия и его коллеги заподозрили наличие такого плюма после анализа сейсмических данных, собранных в восточной части Омана. Ученые заметили, что скорость сейсмических волн от далеких землетрясений необъяснимо замедлялась при прохождении через определенные участки мантии. Известно, что твердые и холодные породы пропускают волны быстрее, чем горячее и более пластичные. То есть геологи поняли, что породы под поверхностью там явно были менее плотные, а температура выше обычной. Иными словами, эта область, где волны теряли скорость, скорее всего, горячее окружающего материала.

Дополнительные измерения подтвердили предположение ученых. Геологи изучили фазовые переходы в минералах, когда под сильным давлением и высокими температурами кристаллическая структура породы меняется. Такие фазовые изменения могут происходить как раз под действием горячего плюма. Их зафиксировали на нетипичной глубине более чем 660 километров, что указало на аномальный нагрев снизу. При этом на территории Омана нет действующих вулканов, что делает находку команды ученых уникальной.

плюм Дани
Томографические изображения плюма Дани. a) На карте точками отмечены сейсмические станции, данные с которых были использованы для построения моделей. Фиолетовые линии — направления, по которым «разрезали» трехмерную модель, то есть, где именно на модели сделали «разрезы» внутрь Земли, чтобы посмотреть на ее строение; b) Схематично изображены типы сейсмических волн (такие как Р‑ и S‑волны), которые приходят со «сторонних» (далеких) землетрясений и используются для томографии. Звездочки — гипотетические очаги этих землетрясений, а синяя перевернутая «елочка» — сеть станций на поверхности. Под ней «красным» показана модель плюма — восходящего столба горячего материала из глубины мантии; c) и d) Вертикальные профили (сечения) по P‑волнам. Они показывают, как скорость P‑волн меняется с глубиной вдоль двух направлений (соответствует фиолетовым линиям на карте); e) и f) То же самое, но для S‑волн; Черные линии очерчивают мантийные разрывы d410 и d660, полученные в данном исследовании / © Simone Pilia

Пилия назвал подземную структуру «‎Дани» — в честь своего сына. Он полагает, что это первый известный «призрачный плюм» в истории геологии, который не доходит до поверхности, а остается «запертым» в мантии. По мнению ученого, плюм не доходит до поверхности, поскольку сверху его жар сдерживает толстый слой горных пород.

Сейсмическая активность и фазовые переходы в минералах — не единственные причины в пользу существования скрытого плюма. Геологи заметили, что регион Омана продолжает необъяснимо медленно подниматься, хотя силы, которые когда-то сжимали земную кору в этом районе, давно исчезли. Плюм может быть тем внутренним механизмом, который все еще толкает поверхность вверх.

Кроме того, компьютерное моделирование показало, что именно такая структура могла вызвать геологический сдвиг в движении Индийской тектонической плиты. Скорее всего, «‎скрытый» плюм мог изменить путь, по которому двигалась Индийская плита. Из-за жара в мантии она могла повернуть или начать двигаться медленнее, чем раньше.

Если гипотеза команды Пилии верна, то плюм «‎Дани» не единственный. В мантии могут скрываться и другие «призрачные» потоки жара, которые не оставляют следов на поверхности.

Сегодня геологи предполагают, что тепло от ядра передается двумя способами: через медленную конвекцию в мантии и через мантийные плюмы, связанные с вулканической активностью. Но если под землей находятся десятки или сотни скрытых структур вроде «‎Дани», это означает, что больше тепла из ядра поднимается вверх именно через «горячие каналы». В таком случае придется пересмотреть все устоявшиеся мнения о тепловом обмене внутри планеты, который, в свою очередь, определяет движения тектонических плит и долгосрочную эволюцию Земли.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Автор публикует материалы по астрономии, археологии и палеонтологии. В текстах освещает современные открытия, теории и ключевые находки, представляя актуальные данные в научно-популярном формате.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
30 октября, 16:53
ФизТех

Ученые из МФТИ разработали и предложили новую систему единиц для электродинамики, способную примирить два главенствующих, но исторически несовместимых подхода. Эта компромиссная система, названная авторами физико-технической (ФТ), сохраняет практическое удобство Международной системы единиц (СИ), используемой инженерами по всему миру, и в то же время отражает теоретическую стройность и симметрию гауссовой системы (СГС), предпочитаемой физиками-теоретиками.

31 октября, 08:53
Любовь С.

Ученые из коллаборации LIGO, VIRGO и KAGRA впервые зафиксировали гравитационно-волновые события, указывающие на существование черных дыр второго поколения — «потомков» предыдущих слияний. Открытие позволит понять, как именно во Вселенной рождаются сверхмассивные черные дыры.  

31 октября, 10:14
Юлия Трепалина

Эксперимент, устроенный в морском аквариуме в Лос-Анджелесе, продемонстрировал, что акулы и скаты, принадлежащие к пластиножаберным рыбам, могут обладать более высоким уровнем интеллекта. Значит, им необходима обогащенная среда обитания при содержании в неволе.

30 октября, 16:53
ФизТех

Ученые из МФТИ разработали и предложили новую систему единиц для электродинамики, способную примирить два главенствующих, но исторически несовместимых подхода. Эта компромиссная система, названная авторами физико-технической (ФТ), сохраняет практическое удобство Международной системы единиц (СИ), используемой инженерами по всему миру, и в то же время отражает теоретическую стройность и симметрию гауссовой системы (СГС), предпочитаемой физиками-теоретиками.

27 октября, 11:44
Илья Гриднев

Исследователи объяснили, как цивилизация майя добивалась высокой точности в предсказании солнечных затмений на протяжении столетий. Для коррекции накапливающихся астрономических неточностей они использовали сложную систему пересекающихся календарных таблиц.

29 октября, 16:24
Юлия Трепалина

В последние годы содержание кошек дома без возможности свободного выгула все чаще преподносят как идеальную модель, которая ограждает дикую фауну от нападений и обеспечивает благополучие самих питомцев. Подобные утверждения в разных частях мира звучат от некоторых защитников природы и представителей властей. Однако группа ветеринаров из Австралии и Дании недавно раскритиковала такой подход. Ученые не спорят с тем, что кошки влияют на уязвимые экосистемы и что ограничение их свободы — действенная мера по смягчению этого эффекта. Тем не менее исследователи настаивают, что жизнь в изоляции для питомцев совсем не благо. Заявляющие обратное как минимум ошибаются, а в худшем случае намеренно вводят общественность в заблуждение.

24 октября, 14:02
РТУ МИРЭА

В современном доме, насыщенном разнообразной техникой, удлинители стали незаменимым атрибутом, позволяющим обеспечить электропитанием все необходимые устройства. Однако мало кто задумывается, что привычное использование этого аксессуара может нести серьезную угрозу безопасности. По статистике, значительная часть бытовых пожаров происходит из-за неправильной эксплуатации электропроводки и вспомогательных устройств. Какие приборы категорически нельзя подключать через удлинители и почему это может привести к трагическим последствиям, рассказывает профессор кафедры наноэлектроники РТУ МИРЭА, доктор физико-математических наук Алексей Юрасов.

13 октября, 11:10
Илья Гриднев

Согласно новой гипотезе, сознание возникает не только из-за активности нейронов, но и благодаря физическим процессам — электромагнитным полям от движения жидкости в мозге. Эта модель, как и ее предшественники, пока носит теоретический характер, но предлагает нестандартный взгляд на проблему синхронизации работы разных отделов мозга.

7 октября, 11:46
Игорь Байдов

Экспедиционное судно «Эндьюранс» более века называли самым прочным деревянным судном, когда-либо построенным человеком. Но находка, сделанная на дне моря, и изучение старых писем раскрыли неприятную правду. Легендарный «Эндьюранс» Шеклтона вовсе не был непобедимым левиафаном. Напротив, он имел фатальные недостатки, а капитан знал об этом еще до того, как ушел в роковое плавание к берегам Антарктиды.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Закрыть
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно