Предполагается, что области, в которых сейсмические волны распространяются с необычайно низкой скоростью, могут быть связаны с веществом, сохранившимся от молодой планеты, а также с формированием Луны.
Между корой и ядром Земли расположена мантия — толстый слой горячей породы, которая перемещается очень медленно. Бурение мантии на данный момент невозможно, поэтому ученые получают сведения о ее строении, анализируя сейсмические волны. По скорости распространения этих волн можно делать выводы о составе и структуре горных пород, выявлять участки и слои с различной плотностью. В частности, в нижней части мантии обнаружены «зоны сверхнизкой скорости» ( Ultra Low Velocity Zones, Участки земной коры (ULVZ), характеризующиеся сотнями километров в ширину и десятками километров в толщину, значительно снижают скорость распространения сейсмических волн.
Природа ультрадисперсных частиц циркония (ULVZ) до сих пор не выяснена, и новое исследование посвящено разгадыванию этой тайны статья геологов из Австралийского национального университета, опубликованная в журнале Nature Geoscience. В данной работе Сурья Пачхаи (Surya Pachhai) и его соавторы исследуют предположение о том, что области сверхнизкой скорости отличаются по составу от основной мантии и содержат следы вещества, существовавшего на ранних этапах формирования Земли. Эти, насыщенные оксидами железа, области расположены относительно близко к ядру планеты и способны оказывать влияние на ее общепланетное магнитное поле.
Для изучения ULVZ исследователи провели экспедицию в Коралловое море, находящееся между Австралией и Новой Гвинеей. Этот регион характеризуется повышенной сейсмической активностью, что предоставляет благоприятные условия для изучения глубоких слоев Земли. На основе полученных данных геологи выполнили компьютерное моделирование различных структур ULVZ и оценили их возможное влияние на распространение сейсмических волн.
Результаты были сопоставлены с реальным сигналом, и после обработки сотен тысяч вариантов была выбрана модель, наиболее точно соответствующая полученным наблюдениям. Эта модель предполагает, что ULVZ обладают слоистой структурой, что указывает на высокую вероятность их формирования из вещества Земли, возраст которого исчисляется миллиардами лет.
Пачхаи и его соавторы предлагают следующую модель развития событий. Свыше четырех миллиардов лет назад, в период формирования различных типов горных пород, когда тяжелое железо погружалось к ядру планеты, а более легкие силикаты поднимались к ее поверхности столкнулась с массивным небесным телом. Эта катастрофа привела к появлению Луны, а на самой Земле оставила глубокую «рану» — обширный океан расплавленной магмы. В нем также шло разделение пород на более и менее плотные.
По мере остывания и затвердевания вещество сохранило слоистую структуру. Океаническая кора фрагментировалась и погрузилась в мантию, образовав зоны сверхнизкой скорости — плотные, слоистые участки в более однородной породе.