Пет загадки в недрата на Земята без окончателен отговор

Земята не крие доказано „второ ядро“, но данните от сеизмологията показват, че вътрешността ѝ е много по-сложна от класическата схема с кора, мантия, външно и вътрешно ядро. Пет загадки продължават да разделят научните хипотези и да показват колко ограничени са преките познания за дълбоките земни недра.

Сеизмичните вълни са основният инструмент, с който учените изследват недостъпните слоеве. Тяхната скорост и посока се променят според температурата, плътността, химичния състав и кристалната структура на материала, през който преминават.

Необяснимите зони в основата на мантията

Първата загадка са зоните с ултраниска скорост на сеизмичните вълни, известни като ULVZ. Те се намират точно над границата между мантията и външното ядро, на около 2900 километра под повърхността. В тях вълните се забавят рязко, което показва наличието на материал с необичайни свойства и ясно очертани граници.

Произходът им обаче остава неустановен. Сред разглежданите възможности са свръхгорещи участъци, остатъци от древна океанска кора, части от първичния магмен океан на Земята или продукти от химични взаимодействия между мантията и ядрото.

На същата граница се намират и две много по-големи структури, наречени големи провинции с ниска скорост на срязване, или LLSVP. Едната е под Африка, а другата под Тихия океан. Те се простират на хиляди километри и достигат над 1000 километра по вертикала. Произходът им също е спорен: възможно е да са предимно горещи области, химически различни натрупвания или комбинация от двата фактора.

LLSVP са важни за движението на материала в дълбоката мантия. Някои изследвания допускат, че мантийните струи, свързвани с вулканични горещи точки, могат да започват от краищата на тези структури.

Граница на 520 километра с променлив сигнал

Третата загадка се намира на сравнително малка дълбочина – около 520 километра. Там скоростта на сеизмичните вълни се променя, но сигналът не е толкова ясен и постоянен, колкото би трябвало да бъде.

Основното обяснение е свързано с минералите в мантията. Под високо налягане оливинът преминава през различни кристални форми, сред които вадслеит и рингвудит. Преходът между тях би трябвало да създава отчетлива граница в сеизмичните данни. На практика обаче сигналът е слаб, променлив и понякога липсва. Обсъждат се възможността за математически артефакт и влиянието на дълбокия въглероден цикъл.

Вътрешното ядро не е еднородно

Твърдото вътрешно ядро има радиус около 1220 километра и е изградено основно от желязо-никелова сплав. Сеизмичните вълни обаче преминават през него с различна скорост според посоката – явление, известно като сеизмична анизотропия.

Това обикновено се свързва с ориентацията на железните кристали, но причината за самото подреждане не е напълно изяснена. Сред възможните фактори са растежът на ядрото, деформацията, въртенето на планетата и взаимодействието между твърдото вътрешно и течното външно ядро. Нови модели дори разглеждат по-малки вътрешни слоеве и различия в структурата на ядрото.

Какво има във външното ядро

Петата загадка е свързана с течния външен слой на ядрото. Той е по-малко плътен, отколкото би бил при състав само от желязо и никел. Затова учените допускат присъствието на по-леки елементи – сяра, силиций, кислород, въглерод и водород.

Все още няма единно мнение кои от тях преобладават и в какви количества. Отговорът е важен, защото химичният състав влияе върху плътността, движението и електрическите свойства на външното ядро, а оттам и върху работата на геодинамото – процеса, който поддържа магнитното поле на Земята.

Източник: Actualno.com

Прочети цялата публикация