Ви перебуваєте: Морс » Цікаве навколо » Під нашими ногами — залишки іншої планети? Таємниця гігантських аномалій у надрах Землі

5|

Під нашими ногами — залишки іншої планети? Таємниця гігантських аномалій у надрах Землі

Глибоко під нашими ногами, майже біля розпеченого ядра Землі, приховані дві колосальні структури розміром з цілі континенти. Вони не схожі на навколишні породи, поводяться зовсім незвично й, можливо, зберігають таємницю катастрофи, що сталася ще на зорі існування Сонячної системи. Одні вчені вважають їх скупченнями стародавніх океанічних плит, інші — недоторканими залишками первісної Землі. Але є й значно сміливіша версія: ці гігантські утворення можуть бути уламками планети Тейя, зіткнення з якою подарувало нам Місяць. І найцікавіше — ці загадкові структури можуть бути пов'язані з наймасштабнішими вулканічними катастрофами в історії нашої планети.

Під нашими ногами — залишки іншої планети? Таємниця гігантських аномалій у надрах Землі
Під Землею приховані дві величезні аномалії розміром із континент. Як їх пояснює наука

Зі шкільного курсу географії ми знаємо, що Земля має кілька основних шарів: земну кору, мантію та ядро. Але є дещо, про що у шкільних підручниках зазвичай не розповідають. Майже на самому дні мантії, біля розпеченого ядра, лежать дві гігантські структури розміром із континенти. Вони поводяться незвично й, можливо, причетні до наймасштабніших масових вимирань в історії нашої планети. Ми не можемо дістатися до них безпосередньо й досі не знаємо напевно, що саме приховують ці загадкові утворення. Стародавні залишки первісної Землі? Кладовище океанічних плит, що опустилися в мантію? Чи уламки іншої планети, яка колись зіткнулася із Землею та, можливо, подарувала нам Місяць?


Як їх виявили



У 1970-х роках сейсмологи почали помічати дивну закономірність. Сейсмічні хвилі, що виникали під час потужних землетрусів і проходили крізь усю планету, поводилися неоднаково. Під Африкою та Тихим океаном вони раптово сповільнювалися — наче проходили крізь ділянки, де речовина була гарячішою та відрізнялася за хімічним складом від навколишніх порід.

У 1984 році американські геофізики Адам Дзевонський і Бредфорд Гаґер створили одну з перших об'ємних карт земної мантії. Принцип нагадував медичну томографію. Тільки замість рентгенівських променів використовували сейсмічні хвилі від тисяч землетрусів, зафіксовані станціями по всьому світу. На отриманих картах чітко проступили дві аномальні області — величезні зони, крізь які сейсмічні хвилі поширювалися незвично повільно. На томографічних зображеннях такі ділянки зазвичай позначають червоним кольором.



Учені дали цим структурам офіційну назву — "LLSVPs" (Large Low-Shear-Velocity Provinces), тобто великі області зі зниженою швидкістю поширення поперечних сейсмічних хвиль.

Неофіційно їх називають "Тузо" — структура під Африкою, та "Джейсон" — структура під Тихим океаном. Ці назви пов'язують із геологами Джоном Тузо Вілсоном і Джейсоном Морганом, відомими своїм внеском у розвиток теорії тектоніки плит.

Масштаби цих утворень важко навіть уявити. Кожне з них здіймається від межі ядра й мантії майже на тисячу кілометрів. Це не просто гігантські підземні гори — фактично цілі континенти, заховані в надрах планети. Разом вони можуть займати до 9% об'єму мантії.

За розрахунками, температура всередині цих структур на сотні градусів вища, ніж у навколишній мантії. Водночас вони, ймовірно, мають більшу щільність — можливо, через підвищений вміст заліза. Саме тому ці гарячі масиви не піднімаються вгору, як звичайні мантійні плюми, а залишаються біля самого дна мантії.

Ще одна дивовижна особливість — їхня довговічність. Судячи з геологічних моделей, ці структури залишаються відносно стабільними протягом сотень мільйонів років. Їхні краї, схоже, є своєрідними зонами зародження мантійних плюмів — гарячих потоків речовини, які повільно рухаються до поверхні.

Але що це за утворення насправді? Тут наука поки не має остаточної відповіді.


Гарячі, але не поспішають спливати



Логіка підказує: гаряча речовина має бути легшою за холодну, а отже, повинна підніматися вгору. То, можливо, ці дві гігантські структури — просто величезні бульбашки гарячої речовини, які прагнуть вирватися з надр Землі? Не все так просто.

У цих масивів напрочуд чіткі межі. Якби справа була лише в різниці температур, їхні краї мали б поступово розмиватися, наче чайна заварка у склянці. Але на томографічних моделях вони виглядають доволі виразно — ніби всередині міститься речовина зовсім іншого хімічного складу.



Є й інша важлива деталь. За даними про те, як Земля реагує на гравітаційний вплив Місяця, можна оцінювати розподіл маси всередині планети. Ці спостереження вказують, що нижні частини загадкових структур можуть бути дещо щільнішими за навколишню мантію.

Отже, перед нами не просто гарячі маси порід, які чомусь не можуть піднятися вгору. Їхня поведінка, ймовірно, пов'язана ще й з особливим хімічним складом.

Але якщо ці гігантські утворення зберігаються мільярди років, звідки вони взялися? На це запитання в науки поки немає однозначної відповіді. Залишаються лише гіпотези.


У науки є троє підозрюваних



Версія перша. Спадщина молодої Землі

Можливо, ці структури — залишки первісної речовини, з якої колись формувалася наша планета.

Уявімо молоду Землю, яка ще не встигла повністю перемішати свої надра. Протягом мільярдів років мантія повільно рухалася, речовина циркулювала, змішувалася й поступово ставала одноріднішою.

Але біля самого дна могли зберегтися своєрідні капсули часу — ділянки первісного матеріалу, яких не торкнувся цей глобальний процес перемішування.


Версія друга. Кладовище тектонічних плит

Океанічна кора протягом мільйонів років занурюється в мантію в зонах субдукції. Стара й холодна океанічна плита стає щільнішою за навколишню речовину та поступово опускається в глибини планети.

За всю історію Землі такого матеріалу накопичилося чимало. Можливо, на межі ядра й мантії він зібрався у два величезні скупчення — своєрідні підземні звалища стародавніх океанічних плит.

Багато геологів схиляються саме до цієї версії. Вона не така екзотична, як інші, зате цілком узгоджується з низкою геохімічних і фізичних спостережень.


Версія третя. Гість із космосу

А ось ця гіпотеза — найсміливіша з усіх. Саме вона привернула увагу не лише науковців, а й широкої аудиторії.

Якщо відкинути всі складні подробиці, головне запитання звучить просто: ці загадкові структури — залишки самої Землі чи уламки іншої планети?

Оскільки гіпотеза космічного походження останніми роками отримала чимало уваги й пропонує цікаве пояснення властивостей цих структур, розгляньмо її докладніше.


Планета Тейя: гість, який міг залишитися всередині Землі



Перенесімося приблизно на 4,5 мільярда років у минуле. Земля тоді була молодою, розпеченою й іще далекою від сучасного вигляду. І саме в цей час у неї на величезній швидкості врізалася інша протопланета — приблизно розміром із Марс. Її назвали "Тейя". Зіткнення було колосальним. Частина речовини обох небесних тіл викинулася на навколоземну орбіту, де згодом зібралася в окреме небесне тіло — Місяць. Саме гіпотеза гігантського зіткнення сьогодні є провідним поясненням походження нашого супутника.



Але тут виникає цікава загадка: якщо Земля зіткнулася з іншою планетою, де поділися всі інші сліди Тейї? Можливо, вона нікуди не зникла. Принаймні частина її речовини могла не вилетіти в космос, а провалитися глибоко всередину молодої Землі.

У 2023 році в журналі *Nature* була опублікована наукова робота геофізика Цяня Юаня та його колег. Дослідники запропонували саме такий сценарій і показали, що він може узгоджуватися як із властивостями Місяця, так і з характеристиками глибинних аномалій.

Історія цієї ідеї доволі цікава. Юань відвідував семінар, присвячений формуванню планет. Під час доповіді прозвучали два факти: Місяць несподівано багатий на залізо, а переконливих слідів Тейї в надрах Землі досі не вдалося знайти.

Ці дві деталі наштовхнули його на думку. А що, як мантія Тейї була особливо щільною та насиченою залізом? Після зіткнення її речовина могла зануритися в надра молодої Землі, опуститися до самої межі ядра й мантії та залишитися там на мільярди років.

Комп'ютерні моделі команди показали, що такий сценарій цілком можливий. За результатами розрахунків, до найглибших шарів Землі могло опуститися речовини масою приблизно 2% від маси всієї планети. Вона могла бути на 2–3,5% щільнішою за навколишні породи саме через підвищений вміст заліза. І ці цифри підозріло добре узгоджуються з деякими властивостями структур Тузо та Джейсон.

Спокуса зробити висновок очевидна: ось вони, уламки загиблої планети, що лежать просто під нашими ногами. Але наукова обережність не дозволяє поставити крапку так швидко.

Гіпотеза Тейї — одна з найяскравіших і найцікавіших, але вона ще далеко не доведена. І все ж є одна особливо цікава зачіпка, яка заслуговує на окрему увагу. Вона приходить із найнесподіванішого місця — з вулканічної лави.

Доказ із гавайської лави

У лаві з Гаваїв, Ісландії та островів Самоа геохіміки виявили незвичайну особливість: у ній міститься відносно багато гелію-3 порівняно з гелієм-4. Чому це важливо?

Гелій-3 — первісний ізотоп, який Земля отримала ще з газопилової хмари, з якої формувалася Сонячна система. На поверхні планети його майже не залишилося: цей легкий газ поступово вивітрився в космос.

Тому якщо гелій-3 усе ще виходить на поверхню разом із вулканічною лавою, це може свідчити про існування глибокого й дуже давнього резервуара речовини, яка протягом мільярдів років майже не змішувалася з навколишньою мантією.

Інакше кажучи, десь у надрах Землі можуть існувати справжні "капсули часу" — ізольовані ділянки первісної речовини, що збереглися практично недоторканими.



Особливо цікаво, що лава з підвищеним вмістом такого гелію часто пов'язана з мантійними плюмами, які, за деякими моделями, беруть початок біля країв структур LLSVP.

Виходить, у цих гігантських підземних масивів є своєрідні канали зв'язку з поверхнею. І цей зв'язок не завжди приносить добрі новини.


Найгарячіші процеси відбуваються на краях

Якщо Тузо та Джейсон — це своєрідні континенти на дні мантії, то найактивніші процеси відбуваються не обов'язково в їхньому центрі, а переважно на краях.

За багатьма геофізичними моделями, саме там легше зароджуються мантійні плюми — потоки надзвичайно гарячої речовини, які повільно, протягом десятків мільйонів років, пробиваються крізь мантію до поверхні.

Коли вони досягають верхніх шарів Землі, це може супроводжуватися масштабними вулканічними виверженнями. Такі ділянки на межах LLSVP навіть отримали окрему назву — "зони генерації плюмів". Ідеться не лише про теоретичні припущення.

Якщо взяти найбільші вулканічні провінції минулого, гарячі точки та кімберлітові трубки, а потім відновити їхнє розташування на Землі мільйони років тому, виявиться цікава закономірність: понад 90% цих геологічних об'єктів, за результатами певних реконструкцій, розташовувалися безпосередньо над краями двох гігантських структур.

Ця закономірність простежується на часових масштабах у сотні мільйонів років.

Звісно, сама по собі просторова відповідність ще не доводить прямого причинно-наслідкового зв'язку. Але вона є важливою підказкою, яку геологи не можуть ігнорувати.

А тепер згадаймо одну з найстрашніших катастроф в історії нашої планети. Мільйони років тому сталося пермсько-тріасове масове вимирання — наймасштабніша криза життя за всю відому історію Землі. Океани майже спорожніли. За різними оцінками, зникло від 80 до 90% морських видів. Величезних втрат зазнали й наземні екосистеми. Життя на Землі опинилося буквально на межі зникнення.

Однією з головних причин катастрофи, ймовірно, став надзвичайно потужний вулканізм. Саме тоді на території сучасного Сибіру відбувалися грандіозні виверження, які сформували "Сибірські трапи" — величезну магматичну провінцію з обсягом виверженої речовини, що вимірюється мільйонами кубічних кілометрів. В атмосферу потрапили колосальні обсяги вуглекислого газу та інших газів. Клімат почав стрімко змінюватися, океани зазнали катастрофічних змін, а екосистеми втратили здатність підтримувати звичне різноманіття життя.

За однією з геологічних моделей, ці масштабні виверження могли бути пов'язані з мантійними процесами, що зароджувалися біля краю однієї з гігантських структур LLSVP. Інакше кажучи, десь біля самого ядра Землі міг сформуватися гарячий плюм, який зрештою допоміг запустити вулканічну катастрофу планетарного масштабу.

У реконструкціях геологів Турсвіка, Берка та їхніх колег розташування багатьох давніх вулканічних провінцій справді узгоджується з краями цих глибинних структур.

Це не означає, що всі масові вимирання спричинені саме ними. Але зв'язок між будовою глибокої мантії та масштабними вулканічними подіями минулого стає дедалі важливішим напрямом досліджень.


Найбільша таємниця — просто під нашими ногами



Ми звикли сприймати Землю як рідний і добре знайомий дім. Здається, що її поверхню досліджено, континенти нанесено на карти, а будову планети давно описано в підручниках. Але глибоко під цим звичним світом, біля самого розпеченого фундаменту Землі, лежать дві величезні загадки розміром із континенти.



Можливо, це стародавня пам'ять самої Землі — речовина, що збереглася ще з часів її формування. Можливо, це залишки океанічних плит, які мільйони років тому зникли в надрах планети. А можливо, частина цих структур — це справжній привіт із космосу, уламки Тейї, що пережили зіткнення й залишилися всередині нашої планети.

Поки що наука не має остаточної відповіді. Але одне можна сказати напевно: світ під нашими ногами не менш загадковий і космічний, ніж небо над головою.




© знайдено в мережі