Під Землею приховані дві величезні аномалії розміром із континент. Як їх пояснює наука (10 фото)

Зі шкільної географії ми знаємо про сучасний устрій Землі, що має шари: кора, мантія, ядро.

А ось біля самого дна мантії, майже біля розпеченого ядра, лежать дві величини розміром з материк. Поводяться незвичайно і можуть бути винуватцями наймасовіших вимирань в історії планети.





До них не можна дістатися, і ми й досі не знаємо, що це таке. Стародавнє сміття Землі? Кладовище плит, що потонули? Чи залишки іншої планети, яка одного разу врізалася в нас і подарувала Місяць?

Як їх знайшли

У 1970-х сейсмологи стали помічати дивина: хвилі від потужних землетрусів, проходячи крізь планету, поводилися по-різному.

Під Африкою та Тихим океаном вони різко сповільнювалися — начебто проходили через область більш гарячої та хімічно іншої речовини.

У 1984 році американські геофізики Адам Дзевонські та Бредфорд Хагер створили одну з перших об'ємних карт земної мантії.

Принцип як у медичної томографії: замість рентгена хвилі від тисяч землетрусів, записані станціями по всьому світу. На цих картах чітко проступили дві аномальні плями — зони, де хвилі йдуть надзвичайно повільно. На томографічних картах такі області заведено фарбувати в червоний.



Вчені дали їм офіційну назву - LLSVPs (Large Low-Shear-Velocity Provinces), і неофіційні імена: Тузо - під Африкою, Джейсон - під Тихим океаном. На честь геологів Джона Тузо Вілсона та Джейсона Моргана – засновників теорії тектоніки плит.

Масштаб цих структур важко укласти у голові. Кожна піднімається над ядром майже тисячу кілометрів — це гори, а цілі материки у підвалі планети. Разом вони займають до 9% обсягу мантії.

За моделями, вони гарячі за навколишню мантію на сотні градусів. Але при цьому, ймовірно, щільніше — можливо через підвищений вміст заліза.





Саме тому вони не виринають, як звичайний гарячий плюм, а сидять біля дна мантії. І виглядають напрочуд довговічними: на масштабах сотень мільйонів років їх краї служать, ймовірно, стійкими зонами, звідки народжуються мантійні плюми.

А ось що саме вони таке — тут наука поки що не дає остаточної відповіді.

Гаряче, але спливати не поспішає

Гаряче легше, легеня має спливати. Виходить, перед нами два гігантські бульбашки, що рвуться вгору?

Чи не сходиться.



У цих брил несподівано різкі межі. Якби справа була лише в температурі, краї розпливалися б плавно, як заварка в склянці. А вони окреслені чітко - ніби речовина всередині просто інша, іншого хімічного складу. Додай сюди ще одну деталь: по тому, як Земля піддається тяжінню Місяця (є і такий спосіб зважити надра), нижня частина структур трохи щільніша за навколишню мантію.

Але якщо вони тримаються мільярди років, звідки взялися? Тут наука чесно розводить руками. Залишаються лише гіпотези.

У науки три підозрювані

Коли Земля була молода. Версія перша – домашня. Це давня первинна речовина, уламок тієї молодої Землі, яка ще не встигла перемішатися. Мантія за мільярди років неквапливо повертається й усереднюється, як тісто у величезній мушці, але біля самого дна могли вціліти кишені первісного матеріалу, не зачеплені цим великим пранням.

Цвинтар плит. Океанічне дно мільйони років йде в зонах субдукції вниз, в мантію: стара холодна кора тоне, бо щільніша. За всю історію планети цієї речовини, що потонула, накопичилося стільки, що біля кордону ядра воно могло збитися в два величезні звалища. Багато геологів ставлять якраз на цю версію — нестерпно буденно, зате сходиться і з хімії, і з фізики.

Гість із космосу. І версія третя, через яку про ці аномалії заговорили поза науковими журналами. Найзухваліша.

А суперечка, якщо очистити її від деталей, зводиться до простого питання: це сміття самої Землі — чи гість ззовні?

Оскільки ця гіпотеза зараз найпопулярніша і пояснює явище найкраще - розберу її докладніше у окремому розділі.

Планета Тейя

Відмотаємо чотири з половиною мільярди років тому. Молода Земля, яка ще толком не охолола. І в неї на повному ходу врізається протопланета розміром з Марс - її прозвали Теей. Удар жахливий: викинута речовина розлітається орбітою і збирається в Місяць - це зараз і є основна гіпотеза походження нашого супутника.

Але інших явних слідів зіткнення Землі з планетою Тейя не видно. А що, якщо Тейя нікуди не поділася - просто провалилася глибше?

У 2023 році в журналі Nature вийшла робота геофізика Цяня Юаня та колег: автори запропонували саме такий сценарій та показали, що він узгоджується з даними про розмір Місяця та властивостями глибинних аномалій.



Юань сидів на семінарі з формування планет, де доповідач упустив дві речі: Місяць несподівано багатий на залізо, а слідів Тейї ніде немає. У Юаня клацнуло. Якщо мантія Тейї була важка, насичена залізом, вона могла після удару піти в надра молодої Землі, опуститися до самого ядра — і осісти там назавжди.

Моделі його команди довели, що сценарій працює. У розрахунках до самого дна провалюється речовина масою близько двох відсотків усієї Землі, і вона на два-три з половиною відсотки щільніша за навколишню породу — рівно через залізо. Цифри підозріло схожі на те, що ми бачимо у Тузо та Джейсона.

Принадно поставити крапку: ось вони, уламки загиблого світу, у нас під ногами. Але чесний вчений точку тут не поставить.



Гіпотеза про Тейя - найяскравіша з трьох, але далеко не перемогла. І все ж один доказ заслуговує на окрему розмову. Прилітає вона з найнесподіванішого боку — з жерла вулкана.

Доказ у гавайській лаві

У лаві Гаваїв, Ісландії та островів Самоа геохіміки знаходять дивина. Там надзвичайно багато гелію-3 щодо гелію-4.

Чому це важливо? Гелій-3 - первинний ізотоп, захоплений Землею ще з газопилової хмари, з якої зліпилася Сонячна система. На поверхні його майже не залишилося: легкий газ давно випарувався в космос. І якщо він таки проривається назовні з лавою, висновок один — ця лава піднялася з глибокого і стародавнього сховища, яке мільярди років ні з чим до ладу не перемішувалося.



Тобто десь унизу й справді сидять «капсули часу» — недоторкані кишені стародавньої речовини. А лава, що несе цей гелій, часто приходить із плюмів, які пов'язують із краями LLSVP.

B у цих брил є вихід назовні - і вихід не найприязніший.

Найгаряче - по краях

Якщо Тузо і Джейсон - це «континенти» внизу мантії, то найбурхливіше життя у них не в центрі, а по краях. Там, за багатьма моделями, легше народжуються плюми — гарячі струмені, які повільно за десятки мільйонів років пробиваються вгору і виходять назовні вулканами. Ці кромки навіть одержали ім'я: зони генерації плюмів.



І зв'язок не умоглядний. Візьми найбільші вулканічні провінції минулого, гарячі точки і кімберлітові трубки, поверни їх подумки на місця, де вони вивергалися мільйони років тому, — понад дев'яносто відсотків ляжуть якраз над краями цих двох брил. Картина тримається на сотні мільйонів років углиб. Збігом таке вже не пояснити.

І в історії нашої планети була одна страшна катастрофа, яка може бути пов'язана із цими

252 мільйони років тому сталося Пермсько-тріасове вимирання — найстрашніша катастрофа в історії життя.



Океани майже спорожніли: за різними оцінками, зникли від вісімдесяти до дев'яноста відсотків морських видів. Згинула і левова частка наземних. Життя пройшло буквально краєм.

Спусковим гачком, схоже, став грандіозний вулканізм. Тоді над однією з «гарячих кромок» виявився нинішній Сибір — і вилилася Сибірськими трапами, магматичною провінцією обсягом мільйони кубічних кілометрів. В атмосферу полетіли вуглекислий газ та метан, океан задихнувся, клімат зірвало з петель.



Глиба біля ядра плюнула плюмом і стерла майже все живе. У реконструкціях Турсвика, Берка та колег багато стародавніх вивержень лягають на краї LLSVP.

Це жива, ще не закрита сторінка просто у нас під ногами — і рідкісному поколінню випадає дивитися на неї першим.

Ми звикли вважати Землю рідною домівкою: твердою, зрозумілою, давно вивченою. Але під цим будинком, біля розпеченого фундаменту, лежать дві таємниці розміром з материк.

Можливо, це давня пам'ять Землі. Можливо, слід іншої планети. А може, нагадування, що світ під ногами не менш космічний, аніж небо над головою.