Загадочные капли в глубине земной мантии могут быть минералами, которые осаждались из древнего океана магмы, созданного при столкновении, породившем Луну. Эти капли, именованные сверхнизкими скоростными зонами, расположены глубоко в мантии, близко к земному ядру. Они известны лишь потому, что, когда сквозь них проходят сейсмические волны от землетрясений, последние замедляются. Это говорит о том, что эти капли чем-то отличаются от других частей мантии.
Новые исследования указывают на то, что капли могут быть богатым на железо минералом – магнезиовюстит. Если этот так, то их присутствие смогло бы намекнуть на прежний океан магмы, существовавший 4.5 млрд. лет назад, когда огромная космическая скала врезалась в нашу планету и отколола материал для формирования Луны.
Причудливые капли
Мантия охватывает 2900 км, а капли достигают 100 км в ширину. Им удается замедлять проходящие сейсмические волны до 30%-50%. Изучить причудливые формирования напрямую не получится, поэтому ученым пришлось имитировать давление глубокой мантии под земной поверхностью. Чтобы выяснить, наблюдаются ли в магнезиовюстите свойства сверхнизких скоростных зон, исследователи использовали небольшой образец минерала, поставили его в камеру давления и сильно сжали с помощью пары алмазных наковален. Весь аппарат по размеру легко помещается на ладони.
Исследователи бомбардировали образец рентгеновскими лучами под разными углами, а затем измерили энергию рентгеновского излучения, выходившегося из образца.
Под давлением
Оказалось, что высокое давление меняет все. При атмосферном давлении выходящие волны из образца всегда одинаковые. Но при граничном показателе ядра-мантии направление движения волн играет важную роль. В зависимости от типа прохода скорость способна меняться на 60%. Поперечная волна проходит сквозь минерал при 3 км/с в одном направлении и чуть более 5 км/с в другом.
Самое быстрое движение при атмосферном давлении (вдоль края кристаллической структуры) является наиболее медленным движением волн. Самый быстрый показатель движения находится на поверхности кристалла. Эти отличия именуют анизотропиями.
Что это значит для реальной мантии? В ней также наблюдаются анизотропии. Конечно, никто не может доказать это напрямую, но у предположения есть аргументы. Если теория охлаждения магмы истинна и в мантии присутствует магнезиовюстит, то можно зафиксировать свидетельство древнего океана магмы. Сейчас ученые работают с сейсмологами, чтобы протестировать вхождение сейсмических волн и определить соответствие их реакции с лабораторным экспериментом.