Нашата планета постоянно излъчва топлина, включително от ядрото. Част от тази топлина се издига до повърхността, но делът ѝ от общия топлинен поток е незначителен. Поне така смятаха геолозите доскоро. Сега учените откриха под парче земя в Оман „скрит“ мантиен плюм – стълб от разтопена скала, излизаща от долната мантия без видима вулканична активност на повърхността. Това може да означава, че ядрото на Земята излъчва много повече топлина, отколкото се смяташе досега.
ОЩЕ: Пукнатина от самото ядро на Земята: Откриха истинската причина за разделянето на Африка
Мантийният плюм
В центъра на Земята се намира желязно-никелово ядро, състоящо се от две части: вътрешна твърда част и външна течна. То е много горещо поради остатъчната топлина, появила се по време на формирането на нашата планета и радиоактивния разпад. Тази топлина постоянно се пренася нагоре, в долните слоеве на мантията, които са разположени точно над ядрото. Понякога там се натрупват горещи и по-малко плътни участъци от породи, образувайки мантиен материал. Под налягане тези „леки“ и горещи късове от мантията бавно се „откъсват“ от околната обвивка и се издигат до литосферата – външната твърда обвивка на Земята.
Именно това е мантийният плюм, който се „задвижва“ от топлината на ядрото. Казано по-просто, това е вид канал, през който се пренася топлинна енергия от границата на ядрото и мантията към повърхността.
ОЩЕ: Гигантско "подземно дърво" определя бъдещето на Земята
Когато този стълб от разтопен мантиен материал достигне област с по-ниско налягане, която се намира под земната кора, настъпва така нареченото декомпресионно топене. В резултат издигащата се порода се оказва „свръхтечна“. Под въздействието на високи температури тя започва да се топи. Образува се магма, която е с по-малка плътност от околния твърд материал. Тя се събира в магмени камери и при възникване на разлом в земната кора излиза под формата на лава и пирокластичен поток, което води до вулканизъм.
По-рано мантийни плюмове са били откривани само в райони с вулканична активност. Например под Източноафриканската рифтова долина и Йелоустоун в Съединените щати. Смятало се е, че тези два фактора са неразривно свързани.
ОЩЕ: Погребани континенти: Древни мегаострови са открити дълбоко под земната повърхност
Скрит канал
Сега международен екип от геолози под ръководството на Симоне Пилия от Университета за петрол и минерали „Крал Фахд“ в Саудитска Арабия, е открил скрит мантиен плюм в недрата на Земята без признаци на вулканизъм. Откритието е направено на територията на Оман. Констатациите на изследователите, представени в списанието Earth and Planetary Science Letters, може да променят разбирането ни за това как е устроено топлинното движение в мантията и колко топлина всъщност се отделя от ядрото на Земята.
Пилия и колегите му са заподозрели наличието на такъв шлейф, след като анализирали сеизмични данни, събрани в Източен Оман. Учените забелязали, че скоростта на сеизмичните вълни от далечни земетресения необяснимо се е забавила при преминаване през определени области на мантията. Известно е, че твърдите и студени скали предават вълни по-бързо от по-горещите и по-пластични. Тоест геолозите са осъзнали, че скалите под повърхността там са очевидно по-малко плътни, а температурата е по-висока от обичайното. С други думи, тази област, където вълните са загубили скорост, най-вероятно е била по-гореща от околния материал.
ОЩЕ: Магма разкъсала древeн континент, създавайки Африка и Америка преди 135 милиона години
Допълнителни измервания потвърдили предположението на учените. Геолозите изследвали фазовите преходи в минералите, когато кристалната структура на скалата се променя под силно налягане и високи температури. Такива фазови промени могат да възникнат именно под въздействието на горещ плюм. Те са регистрирани на нетипична дълбочина от над 660 километра, което показва аномално нагряване отдолу. В същото време в Оман няма активни вулкани, което прави откритието на екипа уникално.
Призрачният плюм „Дани“
Пилия е нарекъл подземното образувание „Дани“ – в чест на своя син. Той смята, че това е първият известен „призрачен плюм“ в историята на геологията, който не достига до повърхността, а остава „заключен“ в мантията. Според учения плюмът не достига до повърхността, тъй като топлината му се задържа от дебел слой скали отгоре.
Сеизмичната активност и фазовите преходи в минералите не са единствените причини в полза на съществуването на скрития плюм. Геолозите са забелязали, че регионът на Оман продължава да се издига необяснимо бавно, въпреки че силите, които някога са компресирали земната кора в тази област, отдавна са изчезнали. Плюмът може да е вътрешният механизъм, който все още избутва повърхността нагоре.
ОЩЕ: Учени доказаха неизбежността от дълбок магмен океан на Земята
Освен това компютърното моделиране показа, че именно тази структура би могла да е предизвика геоложко изместване в движението на Индийската тектонска плоча. Най-вероятно „скритият“ плюм би могъл да промени пътя, по който се е движила Индийската плоча. Поради горещината в мантията тя би могла да се е обърнал или да започне да се движи по-бавно от преди.
Ако хипотезата на екипа от Пилия е вярна, тогава плюмът „Дани“ не е единственият. Възможно е да има и други „призрачни“ потоци, скрити в мантията, които не оставят следи на повърхността.
Днес геолозите приемат, че топлината от ядрото се пренася по два начина: чрез бавна конвекция в мантията и чрез мантийни плюмове, свързани с вулканична активност. Но ако под земята има десетки или стотици скрити структури като „Дани“, това означава, че повече топлина от ядрото се издига нагоре през „горещи канали“. В този случай ще е необходимо да се преразгледат всички установени мнения за топлообмена вътре в планетата, който, от своя страна, определя движенията на тектонските плочи и дългосрочната еволюция на Земята.
