Между 2006 и 2008 годами в гравитационном поле Земли произошёл тихий, но заметный сдвиг, который долгие годы ставил учёных в тупик. Почти два десятилетия спустя новое исследование предполагает, что аномалия могла быть вызвана глубинным процессом, происходящим в тысячах километров под нашими ногами — на границе между мантией планеты и внешним ядром.
Результаты исследования опубликованы в журнале Geophysical Research Letters
Результаты исследования, опубликованные в журнале Geophysical Research Letters, основаны на данных, собранных в рамках немецко-американской спутниковой миссии GRACE (сокращение от Gravity Recovery and Climate Experiment). Спутники миссии, запущенные в 2002 году и работавшие до 2017 года, отслеживали незначительные изменения гравитации, измеряя расстояние между двумя космическими аппаратами, реагирующими на гравитационные колебания внизу.
Миссия GRACE изначально была разработана для отслеживания крупных перемещений воды, таких как таяние ледников и истощение подземных водоносных слоёв. Однако она также оказалась полезной для выявления аномалий, связанных с перераспределением массы глубоко внутри планеты.
Исследователи, возглавляемые Изабель Пане из Университета Густава Эйфеля в Париже, считают, что аномалия возникла в регионе у западного побережья Африки. «По крайней мере частично, сигнал должен иметь твёрдо-земное происхождение», — сказала Пане в интервью Slate.fr, предположив, что причина может лежать в твёрдой внутренней части Земли, а не в поверхностных явлениях, таких как океанские течения или потеря льда.
Что могло произойти?
По мнению группы геофизиков, в минерале, называемом перовскитом, который в изобилии встречается в нижней мантии Земли, мог произойти фазовый переход. Под экстремальным давлением перовскит может переходить в более плотную форму, изменяя общее распределение массы окружающих пород — подобно тому, как сжимают губку и наблюдают за перемещением воды внутри.
Потрясение ядра — и, возможно, магнитного поля
Этот сдвиг массы, по мнению авторов, мог вызвать волны напряжения в окружающем материале, распространяющиеся вниз и временно деформирующие внешнее ядро — возможно, на целых 10 сантиметров. Это может показаться незначительным, но в планетарном масштабе это тектонический сдвиг.
Поскольку внешнее ядро состоит из расплавленного железа и никеля, даже небольшие искажения могут повлиять на его течение. А поскольку это течение помогает генерировать магнитное поле Земли, деформация ядра теоретически может вызвать магнитные возмущения на поверхности.
Хотя эти связи остаются спекулятивными, они являются частью растущих усилий по пониманию взаимодействия между динамикой мантии, структурой ядра и геомагнитным полем — тремя из наиболее плохо изученных систем на Земле.
«Это первый раз, когда у нас есть убедительные доказательства быстрых динамических процессов у основания мантии», — сказала Барбара Романович, сейсмолог из Калифорнийского университета в Беркли, которая не участвовала в исследовании. «И они достаточно быстрые, чтобы их можно было наблюдать в человеческих временных масштабах».
Отслеживание гравитации для изучения планеты
Глубокие недра Земли всегда были труднодоступны. Мы не можем пробурить до границы между мантией и ядром, и даже сейсмические волны дают ограниченную ясность. Именно здесь на помощь приходят данные о гравитации — часто упускаемые из виду. Отслеживая даже малейшие гравитационные сдвиги, учёные теперь могут делать выводы о том, что происходит в недоступных глубинах.
Миссия GRACE и её преемник GRACE-FO открыли новое окно для наблюдений. Будущая работа может включать корреляцию гравитационных сдвигов с геомагнитными данными, сейсмической активностью или другими спутниковыми наблюдениями для создания более полной картины внутренней механики планеты.
Остаётся выяснить, является ли этот тип гравитационных всплесков единичным событием или частью более крупной циклической закономерности. Если будут обнаружены подобные аномалии — особенно если они будут связаны с поверхностными эффектами или вариациями магнитного поля, — они могут радикально изменить то, как учёные моделируют внутренний механизм Земли.
Подписывайтесь на нашу бесплатную рассылку, чтобы получать увлекательные истории, эксклюзивный контент и последние новости.