Спутники зафиксировали загадочную перестройку недр Земли под Атлантикой

В начале 2007 года под Атлантическим океаном произошло редкое и почти незаметное для человека явление, которое, тем не менее, оставило след в гравитационном поле планеты. Незначительное изменение притяжения на поверхности Земли долгое время оставалось необъяснённым, пока спустя годы его не удалось восстановить по архивным спутниковым данным.



Как показал анализ ежемесячных наблюдений, необычный сигнал сформировался в восточной части Атлантики в период с 2006 по 2008 год, достиг максимальной интенсивности в январе 2007-го и распространился на тысячи километров. Исследование провели специалисты Университета Париж-Сите под руководством Шарлотты Гонье Гурантон, занимающейся изучением тонких колебаний земной гравитации. Результаты работы были опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.

Учёные установили, что в зафиксированной зоне одновременно существовали области слегка усиленного и ослабленного гравитационного притяжения. Со временем оба сигнала начали затухать. Такая картина указывала на перераспределение массы внутри планеты, а не на процессы, происходящие на поверхности.

Для анализа использовались данные миссии GRACE, которую с 2002 по 2017 год совместно реализовывали NASA и Германский центр авиации и космонавтики. Два спутника измеряли гравитационное поле Земли по микроскопическим изменениям расстояния между аппаратами во время полёта над участками с разной плотностью. Обычно эти данные применяются для отслеживания движения воды, таяния ледников и изменений уровня океана, однако в данном случае исследователям пришлось тщательно исключать влияние поверхностных процессов.

Сначала специалисты проверили гипотезу о том, что аномалия связана с перераспределением океанических масс. Однако ни гидрологические модели, ни данные о температуре, солёности и уровне моря не подтвердили наличие столь масштабного движения воды в нужный период. Стало ясно, что объяснение следует искать значительно глубже — в недрах Земли.

Дополнительный интерес вызвало совпадение по времени с так называемым геомагнитным рывком, зафиксированным спутниками, наблюдающими за магнитным полем планеты. Подобные скачки связывают с изменениями потоков жидкого железа во внешнем ядре Земли. Хотя прямой причинно-следственной связи установить не удалось, синхронность событий намекнула на общий глубинный источник.

Основное внимание учёные сосредоточили на нижней мантии, значительную часть которой составляет минерал бриджманит. В экстремальных условиях давления и температуры он способен переходить в более плотную фазу — постперовскит. Такой фазовый переход меняет структуру кристаллической решётки и приводит к увеличению плотности породы.

По расчётам исследователей, источник аномалии находился вблизи границы между мантией и жидким ядром Земли, в зоне так называемого слоя D”, где температурные контрасты особенно велики. Если в течение относительно короткого времени крупная область пересекает границу устойчивости фаз, может произойти значительное перераспределение массы без землетрясений и разрушения пород.

Моделирование показало, что наилучшее соответствие наблюдаемым данным возникает в случае, если граница фаз поднимается и опускается в пределах обширной тепловой области. Это приводит к временному накоплению массы с одной стороны и её уменьшению с другой, что и отражается в гравитационных измерениях.

Как отмечает Гонье Гурантон, обнаруженный сигнал невозможно полностью объяснить ни поверхностными водными процессами, ни динамикой флюидов в ядре. При этом одних лишь гравитационных данных недостаточно, чтобы точно определить, какая именно структура в глубинах Земли пришла в движение — для этого требуется более плотная сеть сейсмических наблюдений.

Исследователи подчёркивают, что выявление подобных эпизодов в будущем позволит лучше понять, насколько часто Земля способна к быстрым и масштабным внутренним перестройкам. Совокупность полученных данных показывает, что современные спутники уже сегодня могут фиксировать кратковременные процессы, происходящие на огромной глубине под океанами, даже если на поверхности они остаются полностью незаметными.

Читайте также: