Добраться до самых глубоких недр Земли гораздо сложнее, чем путешествовать в космосе. Человечество преодолело около 25 миллиардов километров за пределами нашей планеты, однако бурение земной поверхности достигло глубины чуть более 12 километров. Этот пробел в знаниях особенно важен вблизи границы между мантией и ядром – наиболее значимого внутреннего рубежа Земли, который стал объектом нового исследования, выявившего неожиданное магнитное поведение.
В исследовании, опубликованном в журнале «Nature Geoscience», команда ученых под руководством Ливерпульского университета обнаружила магнитные доказательства того, что две массивные, раскаленные скальные формации в основании мантии Земли влияют на жидкое внешнее ядро под ними. Эти структуры, расположенные на глубине около 2900 километров под Африкой и Тихим океаном, представляют собой гигантские тела из твердой, перегретой породы, окруженные кольцом более холодного материала.
Полученные данные свидетельствуют о том, что эти образования играли ключевую роль в формировании магнитного поля Земли на протяжении миллионов лет. Чтобы исследовать эти глубинные особенности, ученые объединили палеомагнитные данные с передовыми компьютерными симуляциями геодинамо – процесса движения жидкого железа во внешнем ядре, которое генерирует магнитное поле планеты подобно тому, как ветряная турбина производит электричество. Численные модели позволили команде воссоздать ключевые особенности поведения магнитного поля за последние 265 миллионов лет.
Результаты показали, что верхняя граница внешнего ядра имеет неоднородную температуру. Вместо равномерного нагрева на ней существуют резкие термические контрасты с локализованными горячими зонами, расположенными как раз под скальными структурами размером с континент. Анализ также выявил, что некоторые компоненты магнитного поля Земли оставались относительно стабильными в течение сотен миллионов лет, в то время как другие его аспекты кардинально менялись.
«Эти выводы предполагают, что в скалистой мантии чуть выше ядра существуют сильные температурные контрасты, и что под более горячими областями жидкое железо в ядре может застаиваться, а не участвовать в энергичном потоке, наблюдаемом под более холодными регионами», – объясняет Энди Биггин, профессор геомагнетизма в Ливерпульском университете.
Понимание таких глубинных процессов в долгосрочной перспективе подтверждает ценность использования данных о древнем магнитном поле. «Эти результаты также имеют важные последствия для вопросов, касающихся древних конфигураций континентов – например, образования и распада Пангеи, – и могут помочь разрешить давние неопределенности в палеоклиматологии и палеобиологии. Ранее предполагалось, что магнитное поле Земли в среднем за длительные периоды вело себя как идеальный стержневой магнит. Наши выводы показывают, что это может быть не совсем так», – заключил профессор Биггин.
