Скрытые гигантские горы в недрах Земли

В недрах Земли находятся огромные горные массивы с вершинами, в четыре раза превышающими высоту Эвереста.

В Антарктиде в пасмурный летний день Саманта Хансен сквозь замёрзшие ресницы всматривалась в безликий пейзаж: только белая стена, где вверху было то же самое, что и внизу, а земля плавно переходила в небо. В этих дезориентирующих условиях, при температуре около -62 градуса Цельсия, она нашла подходящее место в снегу и взяла лопату.

Хансен находилась в мрачных внутренних районах континента - не в сравнительно безоблачной и живописной Антарктиде, о которой рассказывают на круизных лайнерах, а в суровой среде, куда редко забредают даже местные дикие животные. В составе группы специалистов из Университета Алабамы и Университета штата Аризона она искала скрытые «горные» хребты - вершины, на которые не ступала нога исследователя и которые никогда не освещались солнцем. Эти горы находятся глубоко в недрах Земли.

Это был 2015 год, и исследователи находились в Антарктиде, чтобы установить сейсмологическую станцию - оборудование, наполовину погребённое под снегом, которое позволит им изучать внутреннюю часть планеты. В общей сложности команда установила 15 станций по всей Антарктиде.

Обнаруженные ими гороподобные структуры совершенно загадочны. Однако команда Хансен обнаружила, что эти зоны сверхнизких скоростей, или ULVZ, как их ещё называют, скорее всего, почти вездесущи – не имеет значение, в какой точке планеты находиться, они могут скрываться где угодно глубоко под ногами человека. «Мы нашли доказательства наличия ULVZ практически везде, - говорит Хансен. Вопрос в том, что это такое? И что они делают внутри нашей планеты?»

Странные внутренние горы Земли возникают на критическом пороге: между металлическим ядром планеты и окружающей его мантией. Этот резкий переход, как отмечает команда Хансен, даже более радикален, чем изменение физических свойств между твёрдой породой и воздухом. Этот вопрос не даёт покоя экспертам уже несколько десятилетий - он столь же загадочен, сколь и важен для геологии планеты.

Хотя «граница ядро-мантия» находится в тысячах километрах от поверхности Земли, между её непостижимыми глубинами и миром на поверхности существует удивительный обмен. Считается, что она является своего рода кладбищем для древних фрагментов океанского дна, и даже может быть причиной существования вулканов в неожиданных местах, таких как Гавайи, благодаря созданию «перегретых магистралей», ведущих  к земной коре.

История глубоководных гор берёт своё начало с 1996 года, когда учёные исследовали границу между ядром и мантией далеко под центральной частью Тихого океана. Для этого они изучали сейсмические волны, возникающие в результате мощных подземных толчков: обычно землетрясений, хотя такого же эффекта можно добиться при подрыве ядерных бомб.

Эти волны проходят прямо через Землю и могут быть уловлены сейсмическими станциями в других местах на её поверхности, иногда на расстоянии приблизительно 12 750 км от места их возникновения. Изучая пути, по которым проходят волны, например, как они преломляются различными материалами, учёные могут составить картину внутреннего устройства планеты.

Когда исследователи изучили волны, порождённые 25 землетрясениями, они обнаружили, что эти волны необъяснимо замедляются, когда достигают неровного участка на границе ядра и мантии. Этот огромный, потусторонний горный хребет был очень изменчив - некоторые пики простирались на 40 км вглубь мантии, что в 4,5 раза превышает высоту Эвереста. В то же время высота других составляла всего 3 км.

С тех пор подобные горы были обнаружены в разрозненных местах по всему ядру. Некоторые из них особенно велики: один гигантский экземпляр занимает участок 910 км в поперечнике под Гавайями. Однако до сих пор никто не знает, как они там оказались и из чего состоят.

Одна из идей заключается в том, что горы представляют собой части нижней мантии, которые перегрелись из-за близости к раскалённому ядру Земли. Хотя температура в мантии может достигать 3700 градусов Цельсия, она относительно низкая - в ядре она может достигать 5500 градусов Цельсия, что не так уж сильно отличается от температуры на поверхности Солнца.

Предполагается, что самые горячие участки границы ядра и мантии могут частично расплавиться - и именно это геологи называют ULVZ. В качестве альтернативы предполагается, что горы в недрах Земли могут быть сделаны из материала, существенно отличающегося от окружающей мантии.

В прошлом геологи обращались за подсказками ко второй загадке. Глубоководные горы, как правило, обнаруживаются рядом с другими загадочными структурами: огромными сгустками, которые учёные называют «капли». Их всего две: аморфная «капля» под названием «Тузо» под Африкой и другая, известная как «Ясон», под Тихим океаном. Считается, что они действительно первобытные, возможно, их возраст исчисляется миллиардами лет. И снова никто не знает, что это такое и как они туда попали. Но их близкое соседство с горами привело к убеждению, что они как-то связаны между собой.

Один из способов объяснить эту связь заключается в том, что всё действительно началось с того, что тектонические плиты соскользнули в мантию Земли и опустились на границу ядра и мантии. Затем они медленно раздвигались, образуя различные структуры, оставляя за собой след из гор и «капель». Это означает, что и те, и другие созданы из древней океанической коры: комбинации базальтовых пород и отложений со дна океана, хотя и преобразованных под воздействием сильного тепла и давления.

Но существование глубоководных гор под Антарктидой может противоречить этому, предполагает Хансен. «Большая часть изучаемого нами региона, находится довольно далеко от этих крупных структур», - говорит она.

Чтобы установить свои антарктические сейсмологические станции, Хансен и её команда летали в подходящие места на вертолётах и небольших самолётах, размещая оборудование в снегу глубиной по пояс - одни у побережья, под любопытными взглядами пингвинов, другие в глубине материка.

Потребовалось всего несколько дней, чтобы получить первые результаты. Приборы могут обнаружить землетрясение практически в любой точке планеты – «Если оно достаточно сильное, мы сможем его отследить, - говорит Хансен, - и возможностей для этого предостаточно». Национальный центр информации о землетрясениях США ежедневно регистрирует около 55 землетрясений по всему миру.

Хотя выявление глубоководных горных хребтов проводилось и раньше, никто никогда не проверял их наличие под Антарктидой. Она не находится рядом ни с одним из загадочных образований, ни рядом с местами недавнего движения тектонических плит. Однако, к удивлению команды, они обнаружили их на всех участках, где были проведены измерения.

Ранее считалось, что горы разбросаны рядом с местами, на которых расположены «капли». Но результаты Хансен позволяют предположить, что они могут образовывать сплошное покрывало, которое окутывает ядро Земли.

Для проверки этой идеи потребуется ещё большое количество тщательных исследований: до антарктического исследования было изучено всего 20% границы ядра и мантии. «Но мы надеемся заполнить этот пробел», - говорит Хансен, поясняя, что это также зависит от разработки новых методов выявления более мелких структур. В некоторых регионах структуры ULVZ больше похожи на тонкие плато, чем на горы, поэтому увидеть весь слой пока не представляется возможным - они не видны на сейсмографах, если они вообще там есть.

Однако, если горы действительно так широко распространены, это будет иметь значение как для определения того, из чего они состоят, так и для выяснения, того как они связаны с более крупными структурами «каплями».

Что бы не обнаружили исследователи, странно, что бесплодный ландшафт Антарктиды смог дать подсказки о происхождении странных гигантских гор, находящихся в глубинах Земли.