Giliai po Ramiojo vandenyno dugnu slypi milžiniškos, iki šiol menkai suprastos struktūros, kurios gali padėti paaiškinti, kodėl tokiose vietose kaip Havajai ugnikalniai išlieka aktyvūs milijonus metų. Nauji tyrimai rodo, kad po Havajų salomis, maždaug 2900 km gylyje, driekiasi išskirtinė Žemės gelmių sritis, kurios savybės gerokai skiriasi nuo anksčiau manytų.
Havajai – vulkaninės kilmės salų archipelagas, esantis beveik pačiame Ramiojo vandenyno viduryje, tūkstančiuose kilometrų nuo artimiausių žemynų. Šios salos susiformavo dėl vadinamosios karštosios mantijos dėmės veiklos. Ramiojo vandenyno plokštė slenka virš nuolat aktyvios karštosios dėmės, todėl vieni ugnikalniai ilgainiui užgęsta ir nyksta, o nauji formuojasi ten, kur virš karštosios dėmės atsiduria kita plokštės dalis.
Mokslininkai jau seniai įtarė, kad giliai po Havajų salomis egzistuoja didžiulė, neįprastų savybių zona. Ankstesni darbai leido manyti, jog ši sritis gali būti daugiausia iš dalies išsilydžiusi – smarkiai įkaitusi ir gerokai plastiškesnė už aplinkinę mantiją. Tačiau naujausi duomenys verčia šią prielaidą peržiūrėti.
Naujausią analizę atlikę tyrėjai teigia, kad aptikta struktūra greičiausiai nėra tokia „skysta“, kaip buvo spėjama. Surinkti duomenys leidžia daryti išvadą, jog joje vyrauja kietos, geležies gausios uolienos.
Kas iš tiesų slypi 2900 km gylyje?
Tokias formacijas mokslininkai vadina itin mažo greičio zonomis (ULVZ). Tai sritys ties Žemės branduolio ir mantijos riba, maždaug 2900 km gylyje po paviršiumi. Joms būdinga tai, kad per jas seisminės bangos sklinda neįprastai lėtai, palyginti su aplinkinėmis uolienomis.
Viena didžiausių tokių zonų aptikta būtent po Havajų regionu. Manoma, kad ji gali veikti tarsi karštosios dėmės „inkaras“ – vieta, iš kurios į mantiją nuolat kyla karštesnė medžiaga ir taip palaikoma ilgalaikė Havajų vulkaninė veikla.
Siekdami tiksliau nustatyti šios struktūros sudėtį, tyrėjai atliko naujus seisminės tomografijos matavimus ir analizavo skirtingų tipų bangas (P ir S). Remdamiesi gautais rezultatais, jie padarė išvadą, kad ULVZ po Havajais greičiausiai nėra iš dalies išsilydžiusi medžiaga, o daugiausia kietų, geležies turtingų uolienų masyvas.
„Kadangi ši medžiaga gausi geležies, ji yra gerokai geresnė elektros laidininkė. Tai palankiau šilumos perdavimui, tad padeda karštajai dėmei išlikti toje pačioje vietoje daug ilgesnį laiką“, – teigia tyrimo pirmasis autorius, seismologas Doyeon Kim.
ULVZ kilmė ir paslaptinga Žemės praeitis
Naujoji analizė leidžia manyti, kad geležies gausi sritis gali būti labai senos Žemės istorijos palikimas. Viena hipotezė teigia, kad tai reliktas iš ankstyvųjų planetos formavimosi etapų, kai branduolys ir mantija dar tik „rikiavosi“ pagal tankį ir cheminę sudėtį. Kita versija – tai ilgalaikių procesų viršutinėje mantijoje produktas, kuris vėliau nuslinko į didesnį gylį.
Vis dėlto šios išvados nereiškia, kad kitose itin mažo greičio zonose negali būti išsilydžiusių komponentų. ULVZ gali būti įvairios sudėties, todėl po skirtingais pasaulio regionais jos nebūtinai vienodos. Tačiau Havajų pavyzdys rodo, kad vien kietos, geležies turtingos uolienos gali smarkiai paveikti seisminių bangų sklidimo greitį ir šilumos perdavimą dideliame gylyje.
Šis atradimas padeda aiškiau suprasti, kaip veikia Žemės gelmių struktūros ir kas gali lemti ilgalaikį vulkanizmą tokiose vietose kaip Havajai. Geriau suprasdami procesus ties branduolio ir mantijos riba, mokslininkai gali tiksliau aiškinti ne tik ugnikalnių veiklą, bet ir plokščių tektonikos bei vidinių šilumos srautų raidą.
„Pirmiausia turime tiksliai suprasti, kas vyksta Žemėje, kad galėtume išsamiai aiškinti procesus kitose planetose“, – pabrėžia Doyeon Kim.
Tyrimo rezultatai paskelbti mokslo žurnale „Science Advances“ ir žymi dar vieną žingsnį siekiant geriau suprasti sudėtingą, iki galo neatskleistą mūsų planetos vidaus pasaulį.
