Открытие отвечает на давние вопросы о природе и механизмах мантийных течений в недоступной части глубин Земли. Это ключ к пониманию того, как быстро Земля остывает, и динамической эволюции нашей планеты и других планет Солнечной системы.
"Мы часто представляем мантию Земли как текучую жидкость, но это не так – это твердое тело, которое очень медленно движется с течением времени. Традиционно считалось, что поток горных пород в нижней мантии Земли медленный, пока вы не достигнете ядра планеты, при этом наиболее динамичные действия происходят в верхней мантии, которая достигает глубины 660 км.
Мы показали, что в больших регионах глубоко под Южно-Тихоокеанским кольцом и в Южной Америке это не так », – пояснила ведущий автор, д-р Ана Феррейра (UCL Earth Sciences и Universidade de Lisboa).
"Здесь тот же механизм, который мы видим, вызывающий движение и деформацию в горячей, находящейся под давлением породе в верхней мантии, также происходит в нижней мантии. Если эта повышенная активность будет происходить равномерно по всему земному шару, Земля может охлаждаться быстрее, чем мы думали ранее », – добавил д-р Мануэле Факсенда, Университет Падуи.
Исследование, опубликованное сегодня в журнале Nature Geoscience исследователями из UCL, Universidade de Lisboa, Universita di Padova, Национального университета Кангвона и Тель-Авивского университета, свидетельствует о динамическом движении нижней мантии Земли, где дно древнего океана опускается к ядру планеты. переход от верхней мантии (до ~ 660 км ниже коры) в нижнюю мантию (глубина ~ 660 – 1200 км).
Команда обнаружила, что деформация и усиление потока в нижней мантии, вероятно, связаны с движением дефектов в кристаллической решетке горных пород в глубинах Земли, механизмом деформации, называемым «дислокационная ползучесть», присутствие которой в глубокой мантии было причиной предмет обсуждения.
Исследователи использовали большие наборы данных, собранные из сейсмических волн, образовавшихся во время землетрясений, чтобы исследовать, что происходит глубоко внутри Земли.
Техника хорошо отработана и сравнима с тем, как радиация используется в компьютерной томографии, чтобы увидеть, что происходит в организме.
"При компьютерной томографии узкие пучки рентгеновских лучей проходят через тело к детекторам, расположенным напротив источника, создавая изображение.
Сейсмические волны проходят через Землю почти таким же образом и обнаруживаются сейсмическими станциями на противоположной стороне планеты от эпицентра землетрясения, что позволяет нам построить картину структуры недр Земли », – пояснил д-р Сун-Джун Чанг. Кангвонский национальный университет.
Объединив 43 миллиона измерений сейсмических данных с динамическим компьютерным моделированием с использованием суперкомпьютерных средств Великобритании HECToR, Archer и итальянского вычислительного кластера Galileo, исследователи CINECA создали изображения, чтобы отобразить, как земная мантия течет на глубинах ~ 1200 км под нашими ногами.
Они выявили усиление мантийного потока под западной частью Тихого океана и в Южной Америке, где дно древнего океана опускается к ядру Земли на протяжении миллионов лет.
Такой подход объединения сейсмических данных с геодинамическим компьютерным моделированием теперь можно использовать для построения подробных карт того, как вся мантия течет в глобальном масштабе, чтобы увидеть, однородна ли ползучесть дислокаций на экстремальных глубинах.
Исследователи также хотят смоделировать, как материал перемещается от ядра Земли к поверхности, что вместе с этим последним исследованием поможет ученым лучше понять, как наша планета эволюционировала до своего нынешнего состояния.
«То, как мантийные потоки на Земле могут влиять на то, почему существует жизнь на нашей планете, но не на других планетах, таких как Венера, которая имеет такой же размер и расположение в солнечной системе, как Земля, но, вероятно, имеет совсем другой стиль мантийных потоков.
Мы можем многое узнать о других планетах, раскрыв свои собственные секреты », – заключил д-р Феррейра.
Исследование финансировалось Leverhulme Trust, NERC, Программой исследований и разработок Корейского метеорологического управления, Progetto di Ateneo FACCPTRAT12, предоставленным Университетом Падуи и ERC StG # 758199 NEWTON.