Потоки горячей магмы создают новые океаны
Геофизики давно спорят о значении так называемых мантийных плюмов, восходящих потоков горячих пород глубоко из недр Земли. Компьютерное моделирование теперь предполагает, что они формируют поверхность Земли больше, чем считалось ранее.
Когда земная кора распадается на впечатляющие льдины и трещины и формируются новые океаны, тогда за ними работает динамика земных плит. Это то, что вы думали до сих пор. Однако геологи, по-видимому, недооценили другое, не менее важное влияние - просто потому, что оно происходит так неторопливо: горячая порода в мантии земли, которая течет в миллионы раз медленнее меда. Но как пишут Евгений Буров и Тарас Геря из Сорбоннского университета и ETH Zurich, его движения имеют столь же драматические последствия на земной поверхности, как и тектонические процессы плит - вплоть до разрыва целых континентов.
Ее исследование сосредоточено на мантийных шлейфах, грибовидных пузырях горячей породы, которые поднимаются в мантии Земли в течение длительных периодов времени и ударяются о земную кору снизу. Эти апвеллинги, зарождающиеся глубоко в земной мантии, до сих пор остаются загадкой и спорами. Раньше считалось, что эти восходящие шлейфы мягко выпячивают континенты в масштабах тысяч километров, не затрагивая заметным образом более тонкие топографические детали поверхности. Чтобы найти такие течения в мантии Земли, мелкомасштабные изменения рассчитывают по топографии земной поверхности. Но это работает не очень хорошо: научное сообщество с трудом находит предсказанные выпуклости.
С помощью сложных компьютерных симуляций Буров и Геря, возможно, нашли решение загадки: согласно этому пологих выпуклостей вообще не существует - мантийные плюмы влияют на поверхность гораздо сильнее, чем предполагалось. Континентальные плиты состоят из слоев различной толщины и упругости, которые также почти повсеместно испытывают направленное напряжение. Это существенно меняет картину: если мантийный плюм давит на этот слой снизу, то он образует не утолщение, а трещину, из которой могут даже возникнуть новые океаны.
В том, что земная кора имеет сложное строение, частично хрупкое, частично пластичное, конечно, нет ничего нового. Однако пока разработать соответствующие модели не удалось - вычислительных мощностей просто не было. Модель Бурова и Гери теперь делает возможным реалистичное моделирование. С одной стороны, он моделирует земную кору в более крупных масштабах, чем 1000 на 1000 километров, где проходят мантийные плюмы, и 650 километров вглубь земной мантии. С другой стороны, компьютерное моделирование фиксирует хрупкие структуры земной коры с разрешением до двух километров.
В общей сложности 114 лет вычислительной работы на суперкомпьютерах участвующих институтов потребовалось для получения результатов, которые сейчас опубликованы. Однако благодаря своим усилиям оба ученых добились замечательных результатов. Они предполагают, что мантийные плюмы играют важную роль в формировании новых океанов. Когда горячий материал из мантии ударяется о континентальную кору снизу, он не выпячивается равномерно в компьютерном моделировании, а рвется по линейному шву на сотни километров.
Формируется рифтовая долина - протяженная зона погружения, где континенты раскалываются. Самый известный пример - Восточно-Африканская рифтовая долина, которая, по мнению многих экспертов, однажды расколет Африку и сформирует новый океан. Согласно новому моделированию, вещество в мантии Земли поднимается не в результате рифтообразования, как предполагалось ранее, а является его причиной: именно мантийные плюмы, по предварительному выводу, раскалывают континенты и дают подняться к океанам. Это вступает в новый виток дискуссии о том, что является причиной и что является следствием тектонических процессов: влияние глубинной мантии на земную поверхность, возможно, гораздо более прямое, чем это признавалось ранее..