Колоссальные «аномалии» в мантии Земли оказались не тем, чем их считали

Учёные обнаружили, что гигантские структуры в земной мантии, известные как «области с низкой скоростью сейсмических волн» (LLSVP), имеют более сложную природу, чем считалось ранее. Новое исследование показало, что это не просто горячие зоны, а устойчивые образования с особым составом, которые могут существовать уже миллиарды лет.

Колоссальные структуры, сравнимые по размеру с континентами, располагаются на глубине около 3 000 км под Тихим океаном и Африканским континентом. Впервые они были выявлены в 1980‑х годах благодаря сейсмическим наблюдениям: волны землетрясений замедлялись при прохождении через них, что указывало на их повышенную температуру. Однако точный состав этих «аномалий» долго оставался загадкой.

В новом исследовании геофизики из Нидерландов и США впервые изучили не только скорость сейсмических волн, но и их затухание — то есть сколько энергии они теряют при прохождении через эти структуры. Анализ данных 104 мощных землетрясений позволил создать детальную 3D-модель мантии Земли.

Выяснилось, что в отличие от окружающих их «кладбищ» затонувших тектонических плит LLSVP почти не ослабляют сейсмические волны. Это указывает на их особую структуру: они состоят из минералов с крупным размером «зёрен», что делает их менее подвижными. По словам сейсмолога Арвен Дойс из Утрехтского университета, это важный вывод, поскольку он меняет представления о движении вещества в мантии — возможно, оно не так активно, как предполагалось.

Ранее существовало две основные гипотезы происхождения LLSVP. Согласно первой, они состоят из фрагментов древних литосферных плит, которые опустились в мантию в процессе субдукции, то есть погружения одной тектонической плиты под другую. Однако новый анализ говорит о том, что их структура слишком стабильна для подобных образований.

Альтернативная гипотеза, получившая новое подтверждение, заключается в том, что LLSVP могут быть остатками древнего протопланетного материала. Это может быть вещество, оставшееся после столкновения Земли 4,5 миллиарда лет назад с гипотетической планетой Тейя — именно это событие, как считается, привело к образованию Луны.

Если эта теория верна, то LLSVP могут оказаться своеобразными «затерянными» фрагментами другой планеты, сохранявшимися в недрах Земли на протяжении всей её истории. Это открытие кардинально меняет представления о том, насколько хорошо перемешиваются части земной мантии и насколько стабильны её глубинные структуры.