Загадочные структуры в глубине Земли миллионы лет влияют на её магнитное поле

Исследователи из Ливерпульского университета впервые обнаружили прямые доказательства того, что две древние, гигантские и раскалённые структуры, скрытые в недрах Земли, формируют магнитное поле планеты на протяжении последних 265 миллионов лет.

Эти образования, известные как крупные области с низкой скоростью сдвига (LLSVP), представляют собой одни из самых массивных и загадочных объектов на планете. Каждая из них по размеру сопоставима с Африканским континентом и расположена на границе ядра и мантии, на глубине около 2 900 километров.

Вопреки возможным представлениям, это не сплошные глыбы металла или камня, а огромные, нерегулярные области в мантии. Вещество внутри них значительно горячее, плотнее и обладает иным химическим составом, чем окружающая порода. Их также окружает «кольцо» из более холодного материала, в котором сейсмические волны движутся быстрее.

Геологи десятилетиями подозревали о существовании этих аномалий, но лишь сейчас смогли доказать их прямое влияние на геомагнитное поле.

1. Температурный контраст: Резкая разница температур между раскалёнными LLSVP и окружающей их более холодной мантией изменяет характер течения жидкого железа во внешнем ядре Земли.

2. Асимметрия течений: Вместе горячие и холодные зоны ускоряют или замедляют потоки жидкого железа в зависимости от региона. Это создаёт асимметрию в работе «геодинамо» — процесса, генерирующего магнитное поле.

3. Результат: Именно эта асимметрия заставляет магнитное поле принимать ту неправильную, наклонную и неоднородную форму, которую мы наблюдаем сегодня, а не быть идеально симметричным, как у стержневого магнита.

Команда учёных проанализировала данные о строении мантии и провела сложное компьютерное моделирование на суперкомпьютерах, сравнив два сценария:

• Как выглядело бы магнитное поле, если бы мантия была однородной.

• Как оно ведёт себя с учётом этих неоднородных структур.

Сравнение с реальными данными о магнитном поле показало, что только модель, включающая LLSVP, точно воспроизводит наблюдаемые сегодня иррегулярности, наклоны и паттерны магнитного поля. Моделирование также показало, что некоторые аспекты магнитного поля оставались относительно стабильными сотни миллионов лет, в то время как другие значительно менялись.

Это открытие меняет базовые допущения в ряде научных областей. Ранее долгосрочное поведение магнитного поля часто усреднялось и рассматривалось как симметричное. Новые данные показывают, что это не так, что имеет серьёзные последствия:

• Палеогеография и климат: Поможет лучше понять процессы формирования и распада древних суперконтинентов (таких как Пангея) и разрешить неопределённости в исследованиях древнего климата.

• Палеобиология и геология: Может дать новые ключи к пониманию эволюции жизни и условий формирования месторождений полезных ископаемых, которые зависели от магнитной среды Земли.

• Понимание планеты: Даёт более полное представление о внутренней динамике Земли и долгосрочной эволюции её защитного магнитного щита.

Таким образом, эти титанические структуры, миллионы лет скрытые в глубинах, оказываются не пассивными аномалиями, а активными «архитекторами» одного из ключевых защитных полей нашей планеты.