Nature: землетрясения могут раскрыть секреты мантии Земли

Ученые из Чикагского университета под руководством Сунён Парк, заявили о том, что землетрясения могут раскрыть секреты мантии Земли. Надо отметить, что несмотря на то, что мантия составляет большую часть планеты, науке о ней мало что известно. Максимальное расстояние, которое кому-либо удалось выкопать, составляет около 12 км, прежде чем усиливающаяся жара буквально расплавит бур. Таким образом, ученым пришлось использовать подсказки, такие как движение сейсмических волн, чтобы сделать вывод о различных слоях, составляющих планету, включая кору, мантию и ядро. Одна вещь, которая поставила ученых в тупик, — это точное измерение вязкости мантийного слоя.

Отметим, что мантия – слой под корой. Он сделан из камня, но при высокой температуре и давлении на такой глубине камень фактически становится вязким — течет очень медленно, как мед или смола.

Мы хотим точно знать, как быстро течет мантия, потому что это влияет на эволюцию всей Земли — это влияет на то, сколько тепла планета сохраняет и как долго, и как земные материалы циркулируют во времени. Но наше нынешнее понимание очень ограничено и включает в себя множество предположений,

объяснил Парк.

Парк подумал, что может быть уникальный способ измерить свойства мантии, изучая последствия очень глубоких землетрясений. Большинство землетрясений, о которых мы слышим в новостях, относительно неглубокие и возникают в верхней части земной коры. Но иногда случаются землетрясения, которые происходят глубоко внутри Земли — на глубине до 720 км под поверхностью. Эти землетрясения не так хорошо изучены, как более мелкие, потому что они не так разрушительны для населенных пунктов. Но поскольку они проникают в мантию, Парк подумал, что они могут предложить способ понять поведение мантии.

Парк и ее коллеги рассмотрели одно конкретное такое землетрясение, которое произошло у побережья Фиджи в 2018 году. Землетрясение было магнитудой 8,2, но оно было настолько глубоким — на глубине 560 км — что не вызвало серьезных повреждений или смертей. Однако, когда ученые тщательно проанализировали данные с датчиков GPS на нескольких близлежащих островах, они обнаружили, что Земля продолжала двигаться после того, как землетрясение закончилось. Данные показали, что в течение нескольких месяцев после землетрясения Земля все еще двигалась, оседая в результате возмущения. Даже годы спустя Тонга все еще медленно движется вниз со скоростью около 1 сантиметра в год.

Вы можете думать об этом как о банке с медом, которая медленно возвращается к уровню после того, как вы опускаете в нее ложку — за исключением того, что это занимает годы, а не минуты,

сказал Пак.

Это первое надежное наблюдение деформации после глубоких землетрясений. Это явление наблюдалось и раньше при неглубоких землетрясениях, но эксперты считали, что эффект будет слишком мал, чтобы его можно было наблюдать при глубоких землетрясениях. Парк и ее коллеги использовали это наблюдение, чтобы сделать вывод о вязкости мантии.

Изучая, как Земля деформировалась с течением времени, они обнаружили свидетельство наличия слоя толщиной около 80 км, который менее вязкий (то есть «более текучий»), чем остальная часть мантии, находящийся на дне верхнего слоя мантии. Они думают, что этот слой может простираться по всему земному шару. Этот слой с низкой вязкостью может объяснить некоторые другие наблюдения сейсмологов, которые предполагают, что существуют «застойные» плиты породы, которые не очень сильно двигаются, расположенные примерно на той же глубине в нижней части верхней мантии.

Было трудно воспроизвести эти особенности с помощью моделей, но слабый слой, обнаруженный в этом исследовании, облегчает это. Это также имеет значение для того, как Земля переносит тепло, циклически и смешивает материалы между корой, ядром и мантией с течением времени. И можно узнать гораздо больше с помощью этой техники,

сказал Парк.