Изучение структуры недр Земли представляет собой значительно более трудную задачу, чем исследование Солнечной системы. Человечество преодолело дистанцию в 25 миллиардов километров в космическом пространстве, однако самое глубокое погружение, которое когда-либо осуществлялось, достигло отметки в чуть более 12 километров. Таким образом, наши знания об условиях, существующих в нижней части мантии и верхней части ядра – важнейших слоях земных недр, – остаются ограниченными. Недавние исследования выявили удивительную магнитную активность в этих областях.
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.
Согласно результатам исследования, магнитное поле Земли в течение миллионов лет создавалось благодаря массивным скоплениям перегретого вещества в твёрдом состоянии, которые располагались от полюса до полюса и образовывали вокруг себя кольцо из более холодных пород.
И как определение древних магнитных полей, так и воссоздание процессов, лежащих в их основе, сопряжены со значительными техническими трудностями. Для исследования характеристик глубоких слоёв Земли, учёные объединили данные палеомагнитных наблюдений с современным компьютерным моделированием геодинамо – системы движения расплавленного железа во внешнем ядре, ответственной за создание магнитного поля Земли, аналогично тому, как ветряная турбина производит электроэнергию.
Используя числовые модели, исследователям удалось реконструировать основные этапы изменения магнитного поля Земли за последние 265 миллионов лет. Несмотря на применение суперкомпьютера, проведение подобного моделирования, особенно на протяжении столь длительного периода, сопряжено со значительными вычислительными сложностями.
Анализ результатов выявил неравномерное распределение температуры в верхней границе внешнего ядра. Вместо равномерности наблюдаются значительные температурные различия, проявляющиеся в виде горячих зон, расположенных над горными образованиями континентального масштаба.
В ходе исследования было установлено, что отдельные области магнитного поля сохраняли свою стабильность на протяжении сотен миллионов лет, в то время как другие претерпели существенные изменения с течением времени.
Энди Биггин, по словам профессора геомагнетизма из Ливерпульского университета, полученные данные указывают на значительные перепады температур в каменистой мантии, расположенной непосредственно над ядром Земли. В областях с повышенной температурой жидкое железо в ядре может замедляться и перестает участвовать в активном движении, которое характерно для зон с более низкой температурой».
Длительный период сбора информации о земных недрах свидетельствует о том, что использование данных о древнем магнитном поле является эффективным способом изучения как изменчивости недр Земли, так и их устойчивых характеристик.
«Полученные данные также важны для исследования вопросов, касающихся древних расположений континентов, включая процессы формирования и разрушения Пангеи. Они позволят разрешить устоявшиеся дискуссии, связанные с климатом прошлого, палеобиологией и происхождением природных ресурсов. Раньше считалось, что магнитное поле Земли в течение длительных периодов времени в среднем обладало характеристиками идеального стержневого магнита, выровненного по оси вращения планеты. Новые результаты свидетельствуют о том, что это предположение может быть неверным», — отметили эксперты.
[Фото: ru.123rf.com]