В Индийском океане есть “гравитационная дыра” — место, где гравитационное притяжение Земли слабее, ее масса ниже нормы, а уровень моря опускается более чем на 328 футов (100 метров).
Эта аномалия долгое время озадачивала геологов, но теперь исследователи из Индийского института науки в Бангалоре, Индия, нашли то, что, по их мнению, является правдоподобным объяснением ее образования: струи магмы, исходящие из глубин планеты, очень похожие на те, которые приводят к образованию вулканов.
Чтобы прийти к этой гипотезе, команда использовала суперкомпьютеры для моделирования того, как могла образоваться эта область, начиная с 140 миллионов лет. Результаты, подробно описанные в исследовании, опубликованном недавно в журнале Geophysical Research Letters, сосредоточены вокруг древнего океана, которого больше не существует.
Исчезающий океан
Люди привыкли думать о Земле как об идеальной сфере, но это далеко от истины.
“Земля, по сути, представляет собой комковатую картофелину”, - сказал соавтор исследования Аттрейи Гхош, геофизик и адъюнкт-профессор Центра наук о Земле Индийского института науки. “Технически это не сфера, а то, что мы называем эллипсоидом, потому что при вращении планеты средняя часть выпячивается наружу”.
Наша планета неоднородна по своей плотности и своим свойствам, причем некоторые области более плотные, чем другие — это влияет на поверхность Земли и ее гравитацию, добавил Гхош. “Если вылить воду на поверхность Земли, уровень, который занимает вода, называется геоидом — и это контролируется разницей в плотности материала внутри планеты, потому что они притягивают поверхность совершенно по-разному в зависимости от того, сколько массы находится под ней”, - сказала она.
“Гравитационная дыра” в Индийском океане — официально называемая нижней частью геоида Индийского океана — является самой низкой точкой этого геоида и его крупнейшей гравитационной аномалией, образующей круглую впадину, которая начинается недалеко от южной оконечности Индии и охватывает около 1,2 миллиона квадратных миль (3 миллиона квадратных километров). Аномалия была обнаружена голландским геофизиком Феликсом Андрисом Венингом Майнесом в 1948 году во время гравитационных исследований с корабля и до сих пор остается загадкой.
Структура ядра Земли. Элементы этого изображения предоставлены НАСА
Под тектоническими плитами Земли обнаружен скрытый слой расплавленной породы
“Это, безусловно, самое большое понижение в геоиде, и это не было объяснено должным образом”, - сказал Гхош.
Чтобы найти потенциальный ответ, Гош и ее коллеги использовали компьютерные модели, чтобы перевести часы на 140 миллионов лет назад, чтобы увидеть общую картину с геологической точки зрения. “У нас есть некоторая информация и некоторая уверенность в том, как выглядела Земля тогда”, - сказала она. “Континенты и океаны находились в очень разных местах, и структура плотности также сильно отличалась”.
С этой отправной точки команда провела 19 симуляций вплоть до сегодняшнего дня, воссоздав сдвиг тектонических плит и поведение магмы, или расплавленной породы, внутри мантии — толстого слоя недр Земли, который находится между ядром и корой. В шести сценариях сформировалась геоидальная низменность, подобная той, что в Индийском океане.
Отличительным фактором во всех шести из этих моделей было наличие шлейфов магмы вокруг нижней части геоида, которые, как полагают, наряду со структурой мантии поблизости, ответственны за образование “гравитационной дыры”, - объяснил Гхош. Моделирование проводилось с разными параметрами плотности магмы, и в тех, в которых не было шлейфов, низменность не образовывалась.
По словам Гоша, сами шлейфы возникли в результате исчезновения древнего океана, когда суша Индии дрейфовала и в конечном итоге столкнулась с Азией десятки миллионов лет назад.
“140 миллионов лет назад Индия находилась в совсем другом месте, и между Индийской плитой и Азией был океан. Индия начала двигаться на север, и по мере того, как это происходило, океан исчез, а разрыв с Азией сократился ”, - пояснила она. Когда океаническая плита опустилась внутрь мантии, это могло стимулировать образование шлейфов, приближающих материал низкой плотности к поверхности Земли.
Будущее геоида низко
Согласно расчетам команды, геоидальная низменность сформировалась около 20 миллионов лет назад. Трудно сказать, исчезнет ли она когда-нибудь или сдвинется с места.
“Все зависит от того, как движутся эти массовые аномалии на Земле”, - сказал Гхош. “Возможно, это сохраняется очень долгое время. Но также может случиться так, что движение плит подействует таким образом, что она исчезнет — через несколько сотен миллионов лет в будущем ”.
Вид с воздуха на реку в центре Чикаго.
Исследование показало, что ‘Подземное изменение климата’ деформирует почву под зданиями
Хью Дэвис, профессор Школы наук о Земле и окружающей среде Кардиффского университета в Великобритании, сказал, что исследование “безусловно интересно и описывает интересные гипотезы, которые должны стимулировать дальнейшую работу по этой теме”. Дэвис не принимал участия в исследовании.
Доктор Алессандро Форте, профессор геологии Университета Флориды в Гейнсвилле, который также не принимал участия в исследовании, считает, что есть веские основания для проведения компьютерного моделирования, чтобы определить происхождение нижней части геоида Индийского океана, и что это исследование является улучшением по сравнению с предыдущими. Прошлые исследования лишь моделировали спуск холодного материала по мантии, вместо того, чтобы включать также горячие поднимающиеся мантийные шлейфы.
Однако Форте сказал, что обнаружил пару недостатков в проведении исследования.
“Самая большая проблема с принятой авторами стратегией моделирования заключается в том, что она полностью не воспроизводит мощный мантийный динамический шлейф, который извергся 65 миллионов лет назад под современным местоположением острова Реюньон”, - сказал он. “Извержение потоков лавы, которые в это время покрывали половину Индийского субконтинента — создавая знаменитые Деканские траппы, одно из крупнейших вулканических образований на Земле, — долгое время приписывалось мощному мантийному шлейфу, который полностью отсутствует в моделировании”.
Еще одна проблема, добавил Форте, заключается в разнице между геоидом, или формой поверхности, предсказанной компьютерным моделированием, и реальной: “Эти различия особенно заметны в Тихом океане, Африке и Евразии. Авторы упоминают, что существует умеренная корреляция, около 80%, между предсказанными и наблюдаемыми геоидами, но они не дают более точной оценки того, насколько хорошо они совпадают численно (в исследовании). Это несоответствие наводит на мысль, что в компьютерном моделировании могут быть некоторые недостатки ”.
Терра Белла, Калифорния - 14 октября: Компания Мэтта Дэвиса пробурила скважину глубиной 1300 футов в фруктовом саду на ферме Сеттон Фармс в четверг, 14 октября 2021 года в Терра Белла, Калифорния. (Ирфан Хан / Los Angeles Times через Getty Images)
Люди выкачивают столько грунтовых вод, что земная ось сместилась, показало исследование
Гхош сказал, что не все возможные факторы могут быть учтены при моделировании.
“Это потому, что мы не знаем с абсолютной точностью, как выглядела Земля в прошлом. Чем дальше вы возвращаетесь назад во времени, тем меньше уверенности в моделях. Мы не можем принимать во внимание все возможные сценарии, и мы также должны принять тот факт, что могут быть некоторые расхождения в том, как плиты перемещались с течением времени ”, - сказала она. “Но мы считаем, что общая причина такого низкого уровня вполне ясна”.
