Вчені з’ясували, що відбувається зі зникаючою корою Землі

Сучасна тектоніка плит, можливо, виникла лише за останній мільярд років.

Подібно до гігантського роздробленого печива, шматочки якого плавають у морі киплячого молока, зовнішня оболонка Землі складається зі скелястих плотів, які постійно натикаються і пірнають один під одного в процесі, званому тектонікою плит. Так що ж відбувається з цими шматками кірки, що зникає, коли вони занурюються в надра Землі?

Виявляється, вони стають слабкими та гнучкими, але не розпадаються повністю, показує нове моделювання. Моделі також припускали, що тектоніка плит, принаймні в її сучасній формі, ймовірно, виникла лише за останні мільярд років.

Результати нового дослідження було опубліковано у журналі Nature.

Тектоніка плит викликає землетруси та виверження вулканів, створює гірські ланцюги та острови і є причиною того, що континенти Землі, які колись були суперконтинентом, тепер відокремлені один від одного океанами. Але досі багато чого невідомо про те, як працює тектоніка плит, наприклад, що відбувається, коли одна плита ковзає під іншу (в області, яка називається зоною субдукції) і зникає в мантії, середньому шарі планети.

Щоб з’ясувати це, дослідники використовували 2D комп’ютерні моделі зон субдукції та запрограмували їх, використовуючи відомі фізичні дані щодо поведінки матеріалів, наприклад, як породи деформуються під дією певних сил. Потім вони спостерігали за моделлю, щоб побачити, що сталося в зоні субдукції, та порівняли свої висновки із реальними спостереженнями.

Їхні моделі припускали, що коли одна пластина пірнає під іншу, низхідна частина, відома як плита, різко згинається вниз і трісне. Вигин також приводив до того, що зерна на нижній стороні пластини ставали дрібнішими та слабкішими. Під тиском пластина залишалася переважно непошкодженою, але з’являлися численні слабкі місця.

“Це означає, що пластини не розламуються і, таким чином, продовжують тягнути інші частини за собою протягом дуже довгого часу. Пластина може ковзати під іншою пластиною протягом сотень мільйонів років», — сказав провідний автор дослідження Тарас Герія, професор геофізики в ETH Zurich у Швейцарії.

“Їх моделювання відповідало спостереженням і глибинним сейсмічним зображенням, які показали ослаблені області зони субдукції в Японії”, – сказала Герія.

Кент Конді, почесний професор геохімії та наук про Землю та навколишнє середовище з Інституту гірничої справи та технологій Нью-Мексико, який не брав участі у дослідженні, назвав їх моделі «надійними та значущими».

Команда також змоделювала, що сталося б, якби всередині Землі було на 150 градусів за Цельсієм гаряче, аналогічно температурам, яких вона досягла близько мільярда років тому.

«Таким чином, на відміну від сучасної субдукції, яка може тривати сотні мільйонів років, тоді субдукція закінчилася б дуже швидко протягом кількох мільйонів років. Це відкриття передбачає, що сучасна тектоніка плит, можливо, почалася не раніше, ніж останній мільярд років», — каже Герія.

За словами Герії, хоча примітивна форма тектоніки плит могла існувати між 3,5 і 2 мільярдами років тому, в архейську або протерозойську ери, вона, ймовірно, сильно відрізнялася від того, що сьогодні відчуває планета. А приблизно від 1,8 до 1 мільярда років тому був період затишшя, коли пластини були набагато менш активними. Але це лише припущення і нині існує багато суперечок про те, коли почалася тектоніка плит.

Конді погодилася з Герією: «Сучасна тектоніка плит з усіма геологічними індикаторами… мабуть, виникла не раніше останнього мільярда років. Але тектоніка плит у тій чи іншій формі була з нами принаймні 2 мільярди років тому».

Джерело