Атлантический океан расширяется. Вот почему.
Атлантический океан расширяется, оттесняя Америку с одной стороны, а Европу и Африку с другой. Но точно не известно как.
Новое исследование предполагает, что глубоко под земной корой, в слое, называемом мантией, раскаленные горные породы поднимаются вверх и толкают тектонические плиты – те скальные кусочки мозаики, которые образуют земную кору, – которые встречаются под Атлантикой.
Раньше ученые думали, что континенты по большей части раздвигались, поскольку плиты под океаном двигались в противоположных направлениях и врезались в другие плиты, складываясь под действием силы тяжести. Но новое исследование предполагает, что это еще не вся картина.
Исследования начались в 2016 году, когда группа исследователей отправилась на исследовательском судне в самую широкую часть Атлантического океана между Южной Америкой и Африкой; Другими словами, «в глуши», – сказал ведущий автор Мэтью Агиус, который в то время был научным сотрудником Саутгемптонского университета в Великобритании, а сейчас работает в Университете Рома Тре в Италии.
По словам Агиуса, это место не является особенно популярным маршрутом для путешествий, отметив, что иногда проходят дни, а не видно ни единого корабля или самолета. Взаимодействие ограничивается случайными проплывающими мимо китами и дельфинами и мимолетным сигналом от судового Wi-Fi. По словам Агиуса, безветренные ночи покрывают бескрайнее море просторным видом на галактику и звезды – и здесь очень, очень тихо.
Но этот обширный, пустой участок океана опирается на невероятно важное геологическое место: срединно-Атлантический хребет, крупнейшую тектоническую границу планеты, простирающуюся на 10 000 миль (16 093 км) от Северного Ледовитого океана до южной оконечности Африки. Это место, где Южно-Американская и Североамериканская плиты отделяются от Евразийской и Африканской плит со скоростью около 4 сантиметров в год, расширяя Атлантический океан.
39 сейсмометров были размещены на расстоянии сотен миль на Срединно-Атлантическом хребте. (Изображение предоставлено Саутгемптонским университетом) Слушаем грохот
Агиус и его команда провели пять недель, пересекая небольшой участок хребта – около 621 мили (1000 км) – сбрасывая сейсмометры (инструменты, которые обнаруживают сейсмические волны или вибрации, например, от землетрясений) на морское дно.
Год спустя исследователи собрали сейсмометры.
До сих пор «у нас никогда не было хороших изображений того, что происходит под океаном», – сказал Агиус. Поскольку сейсмические волны ведут себя по-разному в зависимости от материала, через который они проходят, исследователи могли использовать данные для создания изображений, позволяющих им заглядывать в различные слои Земли. В течение года прослушивания сейсмометры улавливали вибрации землетрясений, которые распространялись из разных частей мира и через глубокую мантию Земли – слой в основном твердой горячей породы толщиной около 1800 миль (2900 км).
Хотя первоначальная цель команды заключалась в том, чтобы узнать, как зарождались пластины и как они стареют, и на самом деле они намеревались изучить более мелкие глубины Земли, исследователи обнаружили свидетельства более глубокого явления.
Они обнаружили, что в этой области внутри хребта переходная зона мантии – область с более высокой плотностью, которая служит стражем между верхним и нижним слоями мантии – была тоньше, чем в среднем, что, вероятно, означает, что она была горячее, чем обычно. По словам Агиуса, более высокие температуры переходной зоны, вероятно, способствовали «восходящему» подъему горячей породы из нижней мантии Земли в ее верхнюю мантию, что активно раздвигало плиты.
Ранее исследователи думали, что плиты в основном расходятся друг от друга из-за «растягивания» в зонах субдукции, местах, где плиты сталкиваются и одна погружается под другую, перерабатывая материал в мантию, сказал Агиус. Таким образом, если одна плита тянется с одной стороны (и сталкивается с другой плитой в зоне субдукции), а другая плита тянется к другой стороне (снова сталкивается с другой плитой в зоне субдукции), это приведет к образованию гребней в зоне субдукции. в середине, где горячий материал снизу поднимается, чтобы заполнить образовавшуюся щель.
«Это все еще происходит, но считалось, что выступы являются следствием этого процесса», – сказал он. Но их результаты показывают, что по мере того, как зоны субдукции раздвигают плиты, апвеллинги под хребтами могут активно способствовать их раздвижению. Однако неясно, связан ли этот процесс только со срединно-Атлантическим хребтом или все хребты по всему миру испытывают то же самое, сказал Агиус. «Тяга все еще существует, просто мы хотели бы сейчас определить, все ли гребни испытывают толчок».
Сейсмические волны от землетрясений проходят глубоко под землей и регистрируются сейсмометрами. Анализ этих данных позволил исследователям изобразить внутреннюю часть нашей планеты и обнаружить, что переходная зона мантии была тоньше средней. Это говорит о том, что температура выше средней, что, вероятно, побуждает материал перемещаться из нижней мантии в верхнюю и давить на тектонические плиты выше. (Изображение предоставлено Саутгемптонским университетом)
«Полученные данные» добавляют часть головоломки к пониманию течения в мантии Земли », – сказал Джерун Ритсема, профессор кафедры наук о Земле и окружающей среде в Мичиганском университете, который не принимал участия в исследовании.
И хотя их анализ «превосходен», объем исследования ограничен, сказал он. Они изучили лишь небольшую часть дна Атлантического океана, поэтому неясно, будут ли их выводы верными для всего срединно-Атлантического хребта или даже для других срединно-океанических хребтов. «Трудно сделать вывод о течении горных пород в мантии Земли в глобальном масштабе только с одной точки зрения», – сказал Ритсема Live Sceince. «Это все равно, что заглядывать в замочную скважину и пытаться выяснить, какая мебель стоит в гостиной, кухне и спальнях наверху».
Более того, могут быть и другие объяснения переходной зоны, превышающей нормальную.
Это очень «замечательный набор данных, который они собрали с огромным трудом», – сказала Барбара Рамонович, профессор Калифорнийского университета, аспирантура Беркли по изучению Земли и планетологии и почетный профессор Колледжа Франции в Париже, которая также не была часть исследования. «Я не сомневаюсь в их анализе … У меня есть сомнения по поводу их интерпретации», – сказал Рамонович LiveScience. По ее словам, поблизости есть хорошо известные шлейфы, которые могли быть смещены и привели к нагреванию этой области.
Ведран Лекич, доцент кафедры геологии Университета Мэриленда, который также не участвовал в исследовании, соглашается, что их объяснение правдоподобно, «но не единственно возможное, чтобы объяснить результаты». Но если результаты будут воспроизведены в другом месте, это “может поставить под сомнение наше преобладающее мнение о хребтах”, – добавил он.
Эти и другие подобные находки также могут изменить наши карты. Примерно 300 миллионов лет назад все семь континентов были объединены в единый суперконтинент, известный как Пангея. На протяжении миллионов лет плиты разделяли континенты, создавая границы океана и современную карту. Но расширение Атлантического океана и сокращение Тихого океана медленно, незаметно стареют эти карты и делают их все более неточными. “Карты немного изменятся [for now] и через миллионы и миллионы лет существенно изменится », – сказал Агиус.
Результаты опубликованы в журнале. Природа января 27.
В нашем Telegram‑канале вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
