Благодаря глобальной сейсмической съемке недр Земли, исследования под руководством Университета Алабамы выявили слой между ядром и мантией, который, вероятно, является плотным, но тонким, затопленным океаническим дном, согласно результатам, опубликованным сегодня в журнале Science Advances.

Ранее наблюдавшиеся лишь в виде отдельных участков, последние данные свидетельствуют о том, что этот слой древнего океанического дна может покрывать границу между ядром и мантией. Эта зона сверхнизких скоростей, или ULVZ, плотнее, чем остальная часть глубокой мантии, и замедляет сейсмические волны, отражающиеся под поверхностью.

"Сейсмические исследования, подобные нашим, позволяют получить изображение внутренней структуры нашей планеты с самым высоким разрешением, и мы обнаруживаем, что эта структура гораздо сложнее, чем считалось раньше", - говорит доктор Саманта Хансен, профессор геологических наук в UA Джордж Линдал III и ведущий автор исследования. "Наше исследование обеспечивает важную связь между мелководной и глубоководной структурой Земли и общими процессами, движущими нашей планетой".

Эти тонкие сигналы были использованы для картирования переменного слоя материала в исследуемом регионе, который является карандашно тонким, размером в десятки километров, по сравнению с толщиной доминирующих слоев Земли. Свойства аномального покрытия границы ядро-мантия включают сильное уменьшение скорости волн, что привело к названию зоны сверхнизких скоростей.

ULVZ хорошо объясняются бывшим океаническим дном, которое опустилось до границы ядро-мантия. Океанический материал переносится в глубь планеты, где встречаются две тектонические плиты и одна погружается под другую, известные как зоны субдукции. Скопления субдуцированного океанического материала скапливаются вдоль границы ядро-мантия и выталкиваются медленно текущими породами мантии в течение геологического времени. Распределение и изменчивость такого материала объясняет диапазон наблюдаемых свойств УЛВЗ.

УЛВЗ можно представить как горы вдоль границы ядра и мантии, высота которых варьируется от менее 3 миль до более 25 миль.

"Анализируя 1000 сейсмических записей из Антарктиды, наш метод визуализации с высоким разрешением обнаружил тонкие аномальные зоны материала на CMB везде, где мы проводили зондирование", - сказал Гарнеро. "Толщина материала варьируется от нескольких километров до десятков километров. Это говорит о том, что мы видим горы на ядре, в некоторых местах в 5 раз выше Эвереста".

Эти подземные "горы" могут играть важную роль в том, как тепло уходит из ядра - той части планеты, которая питает магнитное поле. Материал с древних океанических днов может также попадать в мантийные плюмы, или горячие точки, которые возвращаются на поверхность в результате извержения вулканов.

Наряду с Хансеном, соавторами статьи являются доктора Эдвард Гарнеро, Мингминг Ли и Санг-Хеон Шим из Университета штата Аризона и доктор Себастьян Рост из Университета Лидса в Великобритании.

Примерно в 2 000 милях под поверхностью Земли каменистая мантия встречается с расплавленным металлическим внешним ядром. Изменения физических свойств на этой границе больше, чем между твердой породой на поверхности и воздухом над ней.

Понять состав границы между ядром и мантией в больших масштабах сложно, но сейсмическая сеть, развернутая Хансен, ее студентами и другими учеными во время четырех поездок в Антарктиду, собирала данные в течение трех лет. Подобно медицинскому сканированию тела, 15 станций сети, расположенных в Антарктиде, использовали сейсмические волны, создаваемые землетрясениями со всего мира, для создания изображения Земли под землей.

Проект впервые смог прозондировать с высоким разрешением большую часть южного полушария с помощью детального метода, который изучает эхо звуковых волн от границы ядра и мантии. Хансен и международная команда выявили неожиданную энергию в сейсмических данных, которая появляется в течение нескольких секунд после отраженной от границы волны.