Ученые выяснили, что происходит с исчезающей корой Земли

Подобно гигантскому раздробленному печенью, кусочки которого плавают в море кипящего молока, внешняя оболочка Земли состоит из скалистых плотов, которые постоянно натыкаются и ныряют друг под друга в процессе, называемом тектоникой плит. Так что же происходит с этими кусками исчезающей корки, когда они погружаются в недра Земли?

Оказывается, они становятся слабыми и гибкими, но не распадаются полностью, показывает новое моделирование. Модели также предполагали, что тектоника плит, по крайней мере в ее современной форме, вероятно, возникла только в последние миллиард лет.

Результаты нового исследования были опубликованы в журнале Nature.

Тектоника плит вызывает землетрясения и извержения вулканов, создает горные цепи и острова и является причиной того, что континенты Земли, когда-то бывшие суперконтинентом, теперь отделены друг от друга океанами. Но до сих пор многое неизвестно о том, как работает тектоника плит, например, что происходит, когда одна плита скользит под другую (в области, называемой зоной субдукции) и исчезает в мантии, среднем слое планеты.

Чтобы выяснить это, исследователи использовали 2D компьютерные модели зон субдукции и запрограммировали их, используя известные физические данные о поведении материалов, например о том, как породы деформируются под действием определенных сил. Затем они наблюдали за моделью, чтобы увидеть, что произошло в зоне субдукции, и сравнили свои выводы с реальными наблюдениями.

Их модели предполагали, что когда одна пластина ныряет под другую, нисходящая часть, известная как плита, резко изгибается вниз и треснет. Изгиб также приводил к тому, что зерна на нижней стороне пластины становились более мелкими и слабыми. Под давлением пластина оставалась в основном неповрежденной, но появлялись многочисленные слабые места.

«Это означает, что пластины не разламываются и, таким образом, продолжают тянуть другие части за собой в течение очень долгого времени. Пластина может скользить под другой пластиной в течение сотен миллионов лет», - сказал ведущий автор исследования Тарас Герия, профессор геофизики в ETH Zurich в Швейцарии.

«Их моделирование соответствовало наблюдениям и глубинным сейсмическим изображениям, которые показали ослабленные области зоны субдукции в Японии», - сказала Герия.

Кент Конди, почетный профессор геохимии и наук о Земле и окружающей среде из Института горного дела и технологий Нью-Мексико, который не участвовал в исследовании, назвал их модели «надежными и значимыми».

Команда также смоделировала, что произошло бы, если бы внутри Земли было на 150 градусов по Цельсию горячее, аналогично температурам, которых она достигла бы около миллиарда лет назад.

Они обнаружили, что в этом моделировании плита разрушилась всего на несколько миль, потому что она не могла выдержать собственный вес в мантии, которая была менее вязкой из-за жарких условий.

«Таким образом, в отличие от современной субдукции, которая может продолжаться сотни миллионов лет, тогда субдукция закончилась бы очень быстро, в течение нескольких миллионов лет. Это открытие предполагает, что современная тектоника плит, возможно, началась не раньше, чем в последний миллиард лет», - говорит Герия.

По словам Герии, хотя примитивная форма тектоники плит могла существовать между 3,5 и 2 миллиардами лет назад, в архейскую или протерозойскую эры, она, вероятно, сильно отличалась от того, что испытывает планета сегодня. А примерно от 1,8 до 1 миллиарда лет назад был период затишья, когда пластины были гораздо менее активными. Но это всего лишь предположение и в настоящее время существует много споров о том, когда началась тектоника плит.

Конди согласилась с Герией: «Современная тектоника плит со всеми геологическими индикаторами… вероятно, возникла не раньше последнего миллиарда лет. Но тектоника плит в той или иной форме была с нами по крайней мере 2 миллиарда лет назад».

Курсор сообщал, что во внутреннем ядре Земли обнаружен «новый скрытый мир». Более полувека научное сообщество полагало, что внутреннее ядро Земли представляет собой твердый шар из сжатого сплава железа, окруженный жидким внешним ядром.

Ранее Курсор писал, что астрономы заявили, что Земля может быть окружена гигантским магнитным туннелем. Загадочные структуры в небе десятилетиями озадачивали астрономов, но, возможно, им удалось решить эту загадку.