Исследование недр Земли — гораздо более сложная задача, чем изучение Солнечной системы. Мы преодолели 25 миллиардов километров в космосе, но самое глубокое место, куда мы когда-либо спускались, находится на глубине чуть более 12 километров. Следовательно, нам мало что известно об условиях в нижней части мантии и верхней части ядра — наиболее важных слоях недр Земли, где новые исследования показали удивительную магнитную активность.
В статье, опубликованной в Nature Geoscience, ученые из Ливерпульского университета описывают обнаружение магнитных свидетельств того, что две огромные сверхгорячие каменные структуры, расположенные у основания мантии Земли, примерно на глубине 2900 километров под Африкой и Тихим океаном, влияют на жидкое внешнее ядро.
Исследование показало, что огромные сгустки твёрдого перегретого материала, окружённые кольцом из более холодных пород, простирающиеся от полюса до полюса, формировали магнитное поле Земли на протяжении миллионов лет.
Как измерение древних магнитных полей, так и моделирование процессов, которые их генерируют, требуют больших технических усилий. Чтобы изучить особенности глубинных слоёв Земли, исследовательская группа объединила палеомагнитные наблюдения с передовым компьютерным моделированием геодинамо — потока жидкого железа во внешнем ядре, который генерирует магнитное поле Земли подобно тому, как ветряная турбина вырабатывает электричество.
С помощью численных моделей ученые смогли восстановить ключевые моменты поведения магнитного поля за последние 265 миллионов лет. Даже при наличии суперкомпьютера проведение такого моделирования, особенно в течение длительного времени, представляет собой огромную вычислительную задачу.
Результаты показали, что верхняя граница внешнего ядра далека от равномерного распределения температуры. Вместо этого она демонстрирует сильные температурные контрасты с локальными горячими участками, покрытыми горными структурами размером с континент.
Исследование также показало, что некоторые участки магнитного поля оставались относительно стабильными на протяжении сотен миллионов лет, в то время как другие значительно изменились с течением времени.
Энди Биггин, профессор геомагнетизма в Ливерпульском университете, сказал: «Эти данные свидетельствуют о том, что в каменистой мантии прямо над ядром наблюдаются сильные температурные контрасты. Под более горячими участками жидкое железо в ядре может застаиваться, а не участвовать в интенсивном движении, наблюдаемом под более холодными участками».
Получение таких данных о недрах Земли за очень длительный период подтверждает целесообразность использования записей древнего магнитного поля для понимания как динамической эволюции недр Земли, так и их более стабильных свойств.
«Результаты также имеют важное значение для изучения вопросов, связанных с древними конфигурациями континентов, таких как формирование и распад Пангеи. Они помогут устранить давние сомнения в отношении древнего климата, палеобиологии и формирования природных ресурсов. В этих областях предполагалось, что магнитное поле Земли в среднем за длительные периоды времени вело себя как идеальный стержневой магнит, ориентированный вдоль оси вращения планеты. Наши результаты показывают, что это может быть не совсем так», — заключили специалисты.
[Фото: ru.123rf.com]
