20.02.2007

Обнаружен огромный подземный океан

Американские ученые полностью опровергли существующие представления о строении земной мантии. Проведя исследование сейсмических волн, ученые доказали, что глубоко в мантии Земли существует огромный подземный океан. По площади и запасам воды его можно сравнить с Северным Ледовитым океаном.

Если теоретические изыскания Вайсешна получат подтверждение, то, вероятно, его модель станет третьей по счету революционной моделью внутреннего строения нашей планеты после знаменитой теории плитотектоники (дрейфа континентов), опубликованной в 1915 году немецким геофизиком Альфредом Вегенером, и теории движения крупнейших литосферных плит, выдвинутой в 1968 году американским геофизиком Морганом и его французским коллегой Ле Пишоном.

В 1974 году американский геофизик Адам Дзевонски впервые опубликовал трехмерную модель строения Земли на основе данных томографии, причем источником сейсмических волн служили ядерные взрывы мирного и военного характера, отголоски которых в виде "дрожи земли" фиксировались сейсмостанциями всего мира. Время, когда нашу планету можно было представлять в виде четко сменяющих друг друга оболочек (кора - мантия - ядро), кончилось.

В 1995 году Валерий Трубицын и Виталий Рыков впервые в мире создали двумерную математическую модель, описывающую конвекцию в мантии Земли с учетом влияния на нее континентальных и океанических плит. Как кажется, Майкл Вайсешн внес серьезные уточнения в эти модели.

Собственно то, что земная мантия - не просто статичная субстанция, показали в 1994 году японские геофизики на своей модели, сделанной по результатам сейсмической томографии. В их картине мантия предстала в виде сложной и целостной системы горячих (восходящих) и холодных (нисходящих) потоков вещества.

Конечно, и в этих моделях были свои недостатки, но картина плавно переходящих друг в друга сфер стала разрушаться. Однако, зафиксировав такую статичную картину строения Земли, сделав моментальный снимок ее недр, японские ученые, равно как и многие другие, не смогли сразу объяснить механизмы их формирования и развития. И стало понятно, что имеющиеся концепции и теории не слишком хорошо уживаются с новыми фактами.

В научном мире возникла своеобразная пауза. Главным источником сведений о структуре мантии - а именно она является определяющей в формировании тех процессов, которые потом проявляются на поверхности Земли, - для ученых являются землетрясения. Это своеобразное эхо сейсмических ударов улавливается чувствительными приемниками. Сеть станций фиксирует сейсмические волны, которые проходят сквозь Землю, просвечивая ее.

В результате миллионов таких разрезов под разными углами ученые получают картину распределения вещества по плотности внутри Земли - сейсмическую томограмму. Имея в распоряжении скорости прохождения сейсмических волн, можно вычислить плотность вещества Земли в разных точках. Плотность, в свою очередь, зависит от химического состава и температуры.

Таким образом, после анализа скорости прохождения сейсмических волн последовательно были получены плотности вещества в мантии и его температуры. Собственно, впервые такие вычисления в достаточно полном объеме сделали российские ученые в середине 90-х годов ХХ века, чем произвели такой эффект на руководителей Геологической службы США, что им пришлось в срочном порядке менять направления многих своих работ.

Вайсешн и его бывший аспирант Джесси Лоренс проанализировали 80 000 поперечных волн более чем от 600 000 сейсмограмм и обнаружили крупную область в нижней мантии Земли под Восточной Азией, где вода заглушает прохождение сейсмических волн.

Если взять молоток и стукнуть им по твердой поверхности, волны разбегутся из источника до конца стола с постепенно уменьшающейся мощностью.

Данные об ослаблении волн говорят сейсмологам, насколько вязкой является область, через которую проходят волны, а это зависит от температуры и содержания воды. При этом в областях, содержащих воду, волны немного уменьшают скорость, но заметно затухают. Именно такое сочетание характерно для зон с большим содержанием воды. Профессор Вайсешн назвал это явление "пекинской аномалией".

Ранее появлялись гипотезы об опускании дна океана в этом регионе на глубину 1200-1400 километров, но никаких экспериментальных подтверждений не было.

Именно подобное поведение волн было установлено учеными под Азией, в регионе, где дно Тихого океана погружается к основанию мантии. Предшествующие расчеты показали, что холодная океанская плита погружается на 1200-1400 километров ниже поверхности Земли, что должно приводить к выделению воды из породы и ее скоплению в более высоких частях мантии. Однако ранее подобные процессы никогда не наблюдались.

Авторы назвали обнаруженный ими участок мантии, насыщенный водой, "Пекинской аномалией". Конечно, это нельзя назвать "океаном" в привычном смысле слова - ведь содержание воды там около 0,1% по отношению к породе. Но это все равно намного больше среднего значения для мантии и по объему действительно сопоставимо с Северным Ледовитым океаном.

По-видимому, в ходе геологической истории Земли вода в этом регионе попала в нижнюю мантию в результате субдукции (пододвигания тектонических плит) океанской литосферы - коры и верхней мантии. По мере удаления от поверхности Земли вода из нижней мантии поднималась вверх и насыщала горные породы в литосфере, которые могут содержать до 0,1% воды.

Около 70% Земли покрыто водой, которая играет важную роль в геологических процессах, являясь своеобразной смазкой при движении тектонических плит.

Профессор Вайсешн утверждает, что отсутствие тектонических движений на Венере происходит именно потому, что ее недра абсолютно сухие - вода давно улетучилась из-за высокой температуры на поверхности планеты.

Источники:

1. podrobnosti.ua