Geolodzy odkryli tajemniczą strefę subdukcji głęboko pod Oceanem Spokojnym, zmieniając nasze rozumienie wnętrza Ziemi.
Zespół z Uniwersytetu Maryland odkrył pozostałości starożytnego dna morskiego przy użyciu nowych technik sejsmicznych, oferując nowy wgląd w głębokie struktury Ziemi. Odkrycie to sugeruje wolniejszy niż oczekiwano ruch subdukowanego materiału, co wpływa na teorie dynamiki wnętrza Ziemi.
Odkrycie starożytnego dna morskiego
Naukowcy z Uniwersytetu Maryland zidentyfikowali pozostałości prehistorycznego dna morskiego, które w czasach dinozaurów zanurzyło się w głębinach Ziemi, podając w wątpliwość panujące poglądy na temat wewnętrznej struktury Ziemi. Ten wcześniej niezbadany fragment dna morskiego, znaleziony na wzniesieniu wschodnim Pacyfiku, granicy tektonicznej na dnie południowo-wschodniego Pacyfiku, odkrywa nowe aspekty wewnętrznych procesów naszej planety i jej historii transformacji na przestrzeni milionów lat. Ustalenia zespołu opublikowano 27 września 2024 roku w czasopiśmie Postęp nauki.
Przełomy w obrazowaniu sejsmicznym
Zespół kierowany przez naukowca z tytułem doktora geologii Jingchuana Wanga wykorzystał innowacyjne techniki obrazowania sejsmicznego, aby zajrzeć w głąb płaszcza Ziemi, warstwy pomiędzy skorupą a jądrem naszej planety. Odkryli niezwykle gruby obszar w strefie przejściowej płaszcza, regionie położonym pomiędzy około 410 a 660 kilometrów pod powierzchnią Ziemi.
Strefa oddziela górny i dolny płaszcz, rozszerzając się lub kurcząc w zależności od temperatury. Zespół uważa, że nowo odkryte dno morskie może również wyjaśniać anomalną strukturę prowincji Pacific Large Low Shear Velocity Province (LLSVP) – masywnego obszaru w dolnym płaszczu Ziemi – ponieważ LLSVP wydaje się być rozdzielony przez płytę.
Spostrzeżenia z podbitego dna morskiego
„Ten pogrubiony obszar przypomina skamieniały odcisk palca starożytnego kawałka dna morskiego, który wsunął się w Ziemię około 250 milionów lat temu” – powiedział Wang. „Daje nam to wgląd w przeszłość Ziemi, jakiego nigdy wcześniej nie mieliśmy”.
Subdukcja ma miejsce, gdy jedna płyta tektoniczna wsuwa się pod drugą, zawracając materiał powierzchniowy z powrotem do płaszcza Ziemi. Proces ten często pozostawia widoczne ślady ruchu, w tym wulkany, trzęsienia ziemi i głębokie rowy morskie. Podczas gdy geolodzy zazwyczaj badają subdukcję, badając próbki skał i osady znalezione na powierzchni Ziemi, Wang współpracował z profesorem geologii Vedranem Lekicem i profesorem nadzwyczajnym Nicholasem Schmerrem, aby wykorzystać fale sejsmiczne do badania dna oceanu. Badając sposób, w jaki fale sejsmiczne przemieszczały się przez różne warstwy Ziemi, naukowcom udało się stworzyć szczegółowe mapy struktur ukrytych głęboko w płaszczu.
„Można pomyśleć o obrazowaniu sejsmicznym jako o czymś podobnym do tomografii komputerowej. Zasadniczo pozwoliło nam to uzyskać przekrojowy obraz wnętrza naszej planety” – powiedział Wang. „Zwykle oceaniczne płyty materiału są całkowicie pochłaniane przez Ziemię, nie pozostawiając żadnych zauważalnych śladów na powierzchni. Jednak zobaczenie starożytnej płyty subdukcyjnej z tej perspektywy dało nam nowy wgląd w związek między bardzo głębokimi strukturami Ziemi a geologią powierzchni, który wcześniej nie był oczywisty”.
Powolny ruch subdukowanego materiału
To, co odkrył zespół, zaskoczyło ich – materia poruszała się we wnętrzu Ziemi znacznie wolniej, niż wcześniej sądzono. Wang uważa, że niezwykła grubość obszaru odkrytego przez zespół sugeruje obecność zimniejszego materiału w tej części strefy przejściowej płaszcza, co wskazuje, że niektóre płyty oceaniczne utkną w połowie głębokości, gdy zanurzą się w płaszczu.
„Odkryliśmy, że w tym regionie materia opadała z około połową prędkości, której oczekiwaliśmy, co sugeruje, że strefa przejściowa płaszcza może działać jak bariera i spowalniać ruch materiału przez Ziemię” – wyjaśnił Wang. „Nasze odkrycie otwiera nowe pytania o to, jak głęboka Ziemia wpływa na to, co widzimy na powierzchni na ogromnych dystansach i w różnych skalach czasowych”.
Przyszłe kierunki badań
Patrząc w przyszłość, zespół planuje rozszerzyć swoje badania na inne obszary Oceanu Spokojnego i dalej. Wang ma nadzieję stworzyć bardziej wszechstronną mapę starożytnych stref subdukcji i upwellingu (procesu geologicznego zachodzącego, gdy subdukcja materiału nagrzewa się i ponownie unosi się na powierzchnię), a także ich wpływu na struktury Ziemi zarówno w głębinach, jak i na powierzchni. Dzięki danym sejsmicznym uzyskanym w wyniku tych badań Wang i inni naukowcy udoskonalają swoje modele przemieszczania się płyt tektonicznych w historii Ziemi.
„To dopiero początek” – powiedział Wang. „Wierzymy, że w głębinach Ziemi na odkrycie czeka znacznie więcej starożytnych budowli. Każda z nich może ujawnić wiele nowych spostrzeżeń na temat złożonej przeszłości naszej planety, a nawet doprowadzić do lepszego zrozumienia innych planet poza naszą.”
Odniesienie: „Mezozoik subdukcja wewnątrzoceaniczna ukształtowała dolny płaszcz pod wzniesieniem wschodniego Pacyfiku”, Jingchuan Wang, Vedran Lekić, Nicholas C. Schmerr, Yu J. Gu, Yi Guo i Rongzhi Lin, 27 września 2024 r., Postęp nauki.
DOI: 10.1126/sciadv.ado1219
Badania te wsparł NASA Umowa o współpracy SSERVI nr 80NSSC19M0216. Artykuł ten niekoniecznie odzwierciedla poglądy tej organizacji.
