Геофизики из Калифорнийского университета в Беркли представили первую глобальную карту деформаций в наиболее глубоких слоях мантии Земли. Исследование, опубликованное в журнале The Seismic Record, подтверждает связь между структурными изменениями на границе с ядром и движением литосферных плит, которые погружались в недра планеты на протяжении миллионов лет.
Ученые проанализировали массив данных из 16 миллионов сейсмограмм, полученных от 24 мировых центров. Это позволило изучить около 75% объема нижней мантии на глубине 2900 километров. Основным инструментом исследования стала сейсмическая анизотропия – явление, при котором скорость распространения поперечных сейсмических волн меняется в зависимости от их направления и свойств материала. Такие изменения служат индикатором деформации мантийного вещества.
Согласно результатам анализа, признаки анизотропии присутствуют примерно в двух третях обследованных регионов. Наиболее выраженные зоны деформации сосредоточены там, где, по расчетам геодинамических моделей, находятся фрагменты древних литосферных плит, погрузившихся в мантию в процессе субдукции. Хотя верхние слои мантии деформируются преимущественно под влиянием движения плит на поверхности, природа процессов вблизи земного ядра долгое время оставалась предметом дискуссий.
Исследователи выделяют несколько причин возникновения подобных структур. Одна из гипотез предполагает, что погружающиеся плиты сохраняют «ископаемую» анизотропию, сформированную еще на поверхности. Однако более вероятным механизмом ученые считают интенсивную деформацию вещества при его столкновении с границей ядра. Высокое давление и экстремальные температуры на этой глубине трансформируют минеральный состав плит, создавая новые текстуры, которые и фиксируют сейсмические датчики.
Авторы работы подчеркивают, что отсутствие явных сигналов в некоторых регионах не обязательно означает отсутствие деформаций – в ряде случаев чувствительности существующих методов может быть недостаточно. Собранный массив данных планируется использовать для дальнейшего изучения направлений мантийных потоков, что позволит точнее моделировать теплообмен и эволюцию внутренних оболочек Земли.
