15 На глибині 2700 км під поверхнею Землі виявлено надтвердий шар постперовскіту, що повільно тече та формує нове розуміння динаміки планети.
Рух у надрах: новий погляд на глибини планети
Вчені з Технічної вищої школи Цюриха вперше зафіксували докази того, що тверда порода глибоко в мантії Землі здатна текти, немов густий сироп. Це відкриття зроблене в шарі D’, який розташований на межі між мантією та зовнішнім ядром. «Земля перебуває в русі не лише на поверхні, а й на глибинах», – зазначив професор Мотохіко Муракамі, керівник дослідження.
Цей підземний потік формується з мінералу постперовскіту, який виникає з перовскіту під тиском у понад 115 гігапаскалів. Під впливом такого навантаження кристали мінералу вирівнюються в одному напрямку, створюючи надзвичайно тверду зону. Саме ця властивість пояснює раптове прискорення сейсмічних хвиль на глибинах близько 2700 км.
Геофізичний прорив: поведінка хвиль і потоки в мантії
Сейсмічні хвилі, що виникають під час землетрусів, змінюють свою швидкість залежно від середовища, в якому вони поширюються. На глибині шару D’ хвилі раптово пришвидшуються. Раніше це пов’язували з фазовим переходом перовскіту, однак лише вирівнювання кристалів у потоці породи пояснює таку зміну.
Потік утворюється горизонтально, коли гірська маса ковзає вздовж ядра. Рух надзвичайно повільний — лише кілька сантиметрів на рік, однак у масштабах мільярдів років він має величезне значення. «Це схоже на мантійну конвекцію, але в твердій фазі», – пояснив Муракамі. Такий рух може бути ключем до розуміння утворення тектонічних плит, магнітного поля та вулканічної активності.
Лабораторна Земля: моделювання підземного пекла
Для відтворення умов у шарі D’ дослідники використали алмазну ковадлу — пристрій, що створює надвисокий тиск. Мікрозразки перовскіту стискались до екстремальних значень, спостереження проводились через прозорі алмази. У результаті кристали перетворились на постперовскіт, який, за умови правильного вирівнювання, набув властивостей надтвердої речовини.
Тестування довело, що саме така структура відповідає за спостережувані в природі сейсмічні ефекти. Це дозволяє не лише картиувати внутрішню структуру Землі, а й пояснити механізми, що раніше залишались невідомими. Результати свідчать про надзвичайну складність і динамічність глибинних процесів.
Земля зсередини: новий підхід до планетарної науки
Шар D’ перестає бути загадкою — він виявився надтвердим підземним потоком, що впливає на глобальні геофізичні процеси. Нові дані дозволяють моделювати рух породи в мантії та прогнозувати тектонічну активність. Це може пояснити природу глибинного двигуна Землі, який керує не лише рухом плит, а й формуванням магнітного поля.
Як підсумовує Муракамі, «навіть кілька сантиметрів на рік, накопичені протягом мільярдів років, здатні змінити обличчя планети». Тепер наука має новий інструмент для розуміння внутрішньої будови Землі — не лише як геологічної системи, а як живого організму, що постійно перебуває в русі.
