NatCom: у границы ядра и мантии Земли существуют ультранизкоскоростные зоны

Ученые выяснили, что загадочные ультранизкоскоростные зоны (УНСЗ), расположенные у границы ядра и мантии Земли на глубине около 2900 км, могут играть ключевую роль в теплообмене внутри планеты и работе геодинамо — механизма, формирующего магнитное поле. Работа опубликована в журнале Nature Communications (NatCom).

УНСЗ— это небольшие по размерам участки (десятки километров в высоту и около сотни километров в ширину), "пришитые" к основанию мантии. Сейсмологи давно знают, что в них сейсмические волны распространяются заметно медленнее, а плотность вещества выше, чем у окружающих пород. Однако их реальное влияние на эволюцию Земли оставалось неясным.

Команда под руководством Вэнь-Пина Се из Национального тайваньского университета впервые напрямую измерила теплопроводность железо-богатого магнезиовюстита — минерала, который считается главным кандидатом на состав УНСЗ. Эксперименты проводились с помощью алмазных наковален при экстремальных давлениях и температурах.

Оказалось, что теплопроводность этого материала аномально низкая — значительно ниже, чем у пород окружающей мантии. По расчетам ученых, из-за этого УНСЗ ведут себя как локальные "теплоизоляционные одеяла", затрудняя отток тепла от ядра.

"Такие зоны способны существенно менять распределение теплового потока на границе ядра и мантии и даже вызывать локальную тепловую стратификацию в верхней части ядра", — пояснил Вэнь-Пин Се. По его словам, это напрямую связано с энергетическим балансом геодинамо и, следовательно, с эволюцией магнитного поля Земли.

Авторы подчеркивают, что исследование лишь приоткрывает завесу над процессами в глубинных недрах планеты. "Мы все еще знаем очень мало о том, как работает внутренний "двигатель" Земли, — и впереди еще много работы", — отметил ученый.

Результаты помогают лучше понять, как мелкомасштабные структуры в недрах могут влиять на глобальные процессы — от тепловой истории планеты до устойчивости ее магнитного щита.