Mantaua Pământului (o zonă între scoarța subțire a planetei noastre și miezul topit) are 2.900 de km de rocă (în mare parte solidă), cu o consistență precum caramelul îngroșat despre care oamenii de știință au presupus de mult timp că este amestecat uniform. Dar au fost găsite regiuni masive neamestecate care persistă în manta, ca bucăți de „ciocolată” într-o prăjitură, iar noi descoperiri abia încep să dezvăluie secretele lor, informează CNN.
Printre enigmaticele bulgări de manta se află două „supercontinente" enorme îngropate la mii de kilometri sub scoarță, printre rămășițele plăcilor tectonice antice.
Un supercontinent se află sub Africa, iar celălalt se află adânc sub Oceanul Pacific. Folosind o nouă metodă de analiză a datelor de la cutremure, cercetătorii au descoperit recent detalii necunoscute anterior despre aceste regiuni insulare vaste, dezvăluind că acestea pot servi drept ancore în mantaua planetei noastre și că ar putea fi mult mai vechi decât se credea anterior.
Descoperirea se adaugă la un număr tot mai mare de dovezi care sugerează că mantaua stâncoasă nu este atât de bine agitată de agitația internă a Pământului pe cât se credea cândva. Iar structurile ascunse sau buzunarele de material neamestecat, cum ar fi aceste supercontinente, pot modela activitatea mantalei, inclusiv mișcarea plăcilor, în moduri care nu au fost încă înțelese, au informat oamenii de știință pe 22 ianuarie în revista Nature.
Indicii dezvăluite de valuri
Cercetătorii au observat pentru prima dată supercontinentele subterane în urmă cu aproximativ 50 de ani, când au apărut ca anomalii în datele seismice generate de cutremure suficient de puternice pentru a trimite reverberații pe planetă. Când undele seismice întâlnesc structuri neobișnuite în manta, schimbările în viteza undelor oferă seismologilor indicii despre interiorul adânc al Pământului.
De-a lungul deceniilor, datele seismice au arătat că aceste supercontinente reprezintă aproximativ 20% din granița mantei-miez. Fiecare dintre insulele îngropate acoperă sute de mii de kilometri, iar în unele locuri se înalță la aproape 965 de kilometri. Cu toate acestea, se știau puține despre structura lor când s-au scufundat și ce rol ar putea juca în curgerea mantalei, cunoscută sub numele de convecție, a spus Dr. Sujania Talavera-Soza, autorul principal al noului studiu și cercetător în geoștiințe și seismologie la Universitatea Utrecht din Olanda. "Originea lor și dacă sunt structuri de lungă durată – este dezbătut pe larg", a spus Talavera-Soza.
Cercetările anterioare s-au concentrat pe viteza undelor seismice, arătând că viteza undelor a încetinit cu aproximativ 2% la sosirea pe supercontinente. Această încetinire a undelor seismice i-a determinat pe geologi să numească regiunile provincii mari cu viteză de forfecare scăzută, sau LLSVP.
Pierderea vitezei în undele seismice sugerează că aceste zone de manta sunt mai fierbinți decât rocile din jurul lor, a spus Talavera-Soza. Dar nu se știe dacă LLSVP-urile diferă structural de regiunile din apropiere. Oamenii de știință nu știu dacă supercontinentele sunt implicate activ în convecție sau dacă sunt "un fel de grămezi dense care ar sta acolo", a declarat coautorul studiului, Dr. Arwen Deuss, profesor de structură și compoziție a interiorului adânc al Pământului la Universitatea din Utrecht.
"Nu au existat informații despre asta", a spus Deuss. "Știam doar că undele seismice au încetinit".
În noul studiu, autorii au folosit o abordare diferită pentru a studia LLSVP-urile pentru a vedea dacă pot scoate detalii despre compoziția și activitatea zonelor. Ei s-au uitat la atenuarea sau intensitatea semnalelor seismice în timp ce călătoreau prin mantaua pentru a vedea câtă energie au pierdut vibrațiile cutremurelor.
Vechime
Alte studii au arătat că supercontinentele aveau companie în mantaua adâncă. În jurul lor erau „cimitire de plăci tectonice scufundate", a spus Deuss. Erau mai reci decât LLSVP-urile, așa că undele seismice se mișcau prin ele mai repede.
Cu toate acestea, noul model a arătat că, în timp ce viteza undelor seismice a scăzut atunci când au ajuns la LLSVP, undele nu au pierdut multă energie. Prin comparație, a existat o amortizare semnificativă între cimitirele mai reci din jurul LLSVP-urilor.
Cercetătorii cred că aceste diferențe se reduc la vârstele comparative ale structurilor. De-a lungul a milioane de ani, pe măsură ce materialul stâncos coboară prin granița dintre mantaua superioară și cea inferioară, cristalele minerale sunt comprimate și reformate în granule mai mici care apoi cresc din nou în timp.
Regiunile mai tinere au, prin urmare, cristale mai mici, care absorb mai multă energie de la undele seismice, astfel încât cantitatea de amortizare dintr-o regiune sugerează cât de veche este.
"Faptul că LLSVP-urile prezintă foarte puțină amortizare, înseamnă că trebuie să fie formate din granule mult mai mari decât împrejurimile lor", a spus Talavera-Soza. Boabele minerale mai mari au sugerat că supercontinentele erau semnificativ mai vechi decât cimitirele tectonice din jurul lor, deoarece boabele lor trebuie să fi avut mai mult timp să crească, potrivit studiului. Blocurile de construcție mai mari ar face, de asemenea, supercontinentele mai rigide, ținându-le separate de convecția mantalei sau de mișcarea materialelor din acel strat din cauza transferului de căldură.
"Studiul nostru indică faptul că LLSVP-urile sunt caracteristici de lungă durată, vechi de cel puțin jumătate de miliard de ani, poate chiar mai vechi", a spus Talavera-Soza. "Acest lucru înseamnă că acționează ca ancore la baza graniței miez-mantaua și au supraviețuit convecției mantalei, ceea ce înseamnă că mantaua nu este bine amestecată".
Această descoperire urmează unei alte dezvăluiri recente despre și mai multe "lumi scufundate", care contrazic noțiunea de manta amestecată. Plăcile îngropate în cimitirele tectonice tind să se acumuleze în aliniere cu zonele de subducție ale Pământului – regiuni în care marginile a două plăci se întâlnesc și unde una alunecă sub cealaltă. Dar la începutul acestui an, o altă echipă de oameni de știință a identificat plăci tectonice scufundate departe de aceste granițe în locații din interiorul continentelor și sub oceane, unde plăcile scufundate nu au mai fost găsite până atunci.
"Aparent, astfel de zone din mantaua Pământului sunt mult mai răspândite decât se credea anterior", a declarat Thomas Schouten, autorul principal al investigației și cercetător la Institutul Geologic al ETH Zurich, Institutul Federal Elvețian de Tehnologie.
Descoperirile ar putea transforma înțelegerea cercetătorilor despre tectonica plăcilor și modul în care mișcarea plăcilor ar putea fi modelată de aceste ancore vechi și fixe din apropierea miezului Pământului, a spus Deuss. O analiză ulterioară a supercontinentelor ar putea dezvălui, de asemenea, dacă acestea sunt sursa elementelor geochimice aproape la fel de vechi ca Pământul însuși, care se găsesc în lava anumitor tipuri de vulcani, a adăugat ea.
"Aceste LLSVP sunt acolo de mult timp – dacă au fost acolo de un miliard de ani, ar fi putut fi acolo și de 4 miliarde de ani. Ar putea fi acel rezervor ascuns în care ar putea fi localizate aceste elemente chimice primordiale. Nu putem dovedi asta acum, dar geochimiștii pot investiga acest lucru", a spus Deuss. "Din acest studiu, cred că vor exista o mulțime de cercetări suplimentare care ar putea răspunde la o mulțime de întrebări restante care i-au derutat pe oamenii de știință de secole", a adăugat Deuss.