Click Accept pentru a primi notificări cu cele mai importante știri!
Mantaua, o zonă dintre scoarța subțire a planetei și miezul topit, este alcătuită din 2.900 de kilometri de rocă, în mare parte solidă, cu o consistență asemănătoare caramelului îngroșat, despre care oamenii de știință au presupus mult timp că este uniform amestecată. Însă în manta au fost găsite regiuni masive neamestecate, ca niște bucăți de ciocolată într-un biscuit, iar noile descoperiri abia încep să le dezvăluie secretele, potrivit edition.cnn.com.
Printre enigmaticele bucăți din manta se află două „supercontinente” îngropate la mii de kilometri sub scoarță, printre rămășițele unor plăci tectonice antice. Un supercontinent se află sub Africa, iar celălalt sub Oceanul Pacific. Folosind o nouă metodă de analizare a datelor provenite de la cutremure, cercetătorii au descoperit recent detalii necunoscute anterior despre aceste vaste regiuni, dezvăluind că ar putea servi drept ancore în mantaua planetei noastre și ar putea fi mult mai vechi decât se credea anterior.
Descoperirea se adaugă unui număr tot mai mare de dovezi care sugerează că mantaua nu este atât de agitată de mișcările interne ale Pământului, așa cum sugerau teoriile precedente. Și structurile ascunse sau buzunarele de material neamestecat, cum ar fi aceste supercontinente, pot modela activitatea mantalei, inclusiv mișcarea plăcilor, în moduri care încă nu au fost înțelese, potrivit materirialului publicat pe 22 ianuarie 2025, în revista Nature.
„Aceste descoperiri vor contribui la o mai bună înțelegere a convecției mantalei și a tectonicii plăcilor și, prin urmare, a fenomenelor pe care le experimentăm la suprafață, cum ar fi cutremurele și vulcanii”, a declarat Claire Richardson, doctorand la Școala de Explorare a Pământului și Spațiului de la Universitatea de Stat din Arizona, care nu a fost implicată în noua cercetare.
„Rezolvarea proprietăților fizice, termice și chimice ale rocilor aflate la circa 3000 km sub noi, la temperaturi și presiuni extreme, este o problemă dificilă”, a declarat Richardson pentru CNN, într-un e-mail. „Întrebările deschise abundă iar fiecare nou studiu ne apropie de înțelegerea a ceea ce se întâmplă cu adevărat acolo jos.”
Indicii dezvăluite de cutremure
Cercetătorii au observat pentru prima dată aceste supercontinente subterane în urmă cu 50 de ani, când au apărut ca anomalii în datele seismice generate de cutremure. Când undele seismice întâlnesc structuri neobișnuite în manta, schimbările vitezei undelor oferă seismologilor indicii despre interiorul profund al Pământului.
De-a lungul deceniilor, datele seismice au dezvăluit că aceste supercontinente reprezintă aproximativ 20% din limita manta-nucleu. Fiecare dintre insulele îngropate acoperă sute de mii de kilometri, iar în unele locuri se înalță circa 965 de kilometri. Însă se știu puține lucruri despre compoziția lor când s-au scufundat și ce rol ar putea juca în fluxul mantalei, cunoscut sub numele de convecție, după cum a declarat dr. Sujania Talavera-Soza, autoarea principală a noului studiu și cercetătoare în geoștiințe și seismologie la Universitatea Utrecht din Olanda.
„Originea lor și dacă sunt structuri cu viață lungă este un subiect de dezbatere largă”, a spus Talavera-Soza.
Cercetările anterioare s-au concentrat pe viteza undelor seismice, arătând că viteza acestora a încetinit cu aproximativ 2% la izbirea de supercontinente. Această încetinire a undelor seismice i-a determinat pe geologi să numească aceste regiuni provincii mari cu viteză de forfecare redusă, sau LLSVP.
Pierderea de viteză în undele seismice a sugerat că aceste zone de manta erau mai fierbinți decât rocile din jurul lor, după cum explicăTalavera-Soza. Dar nu se știa dacă LLSVP-urile diferă structural de regiunile din apropiere. Oamenii de știință nu erau siguri dacă supercontinentele erau implicate activ în convecție sau dacă erau „un fel de grămezi dense care pur și simplu stau acolo”, spune coautorul studiului, dr. Arwen Deuss, profesor de structură și compoziție a interiorului profund al Pământului la Universitatea Utrecht.
„Nu existau informații despre asta”, afirmă Deuss. „Știam doar că undele seismice încetineau.”
În noul studiu, autorii au folosit o abordare diferită pentru studierea LLSVP-urilor cu scopul de a vedea dacă pot descoperi detalii despre compoziția și activitatea zonelor. Ei au analizat atenuarea sau intensitatea semnalelor seismice ,pe măsură ce acestea călătoreau prin manta pentru a vedea câtă energie pierdeau vibrațiile provenite de la cutremure.
În muzică, atenuarea este comparabilă cu amortizarea unui ton, ceea ce produce un volum mai mic, explică Deuss. Examinarea atenuării undelor - împreună cu modificările vitezei undei - ar putea oferi indicii nemaivăzute anterior despre componența plăcilor tectonice de tip LLSVP. Cele mai bune date în acest sens provin de la undele produse de cutremure cu magnitudinea de 7,8 sau mai mare, a adăugat Talavera-Soza.
Se știa că viteza undelor și pierderea de energie sunt afectate de dimensiunea granulelor minerale, precum și de temperatură, așa că autorii au folosit un model fizic care lega seismologia de fizica mineralelor. Undele sunt amortizate mai mult atunci când întâlnesc materiale formate din granule mai mici. Dacă multe granule sunt împachetate împreună, există mai multe limite între granule care pot consuma energia unei unde.
Supecontinentele, mai vechi decât „cimitirele de plăci”
Alte studii au arătat că supercontinentele aveau companie în mantaua profundă. În jurul lor se aflau „cimitire de plăci” tectonice scufundate, afirmă Deuss. Acestea erau mai reci decât plăcile tectonice subțiri (LLSVP), așa că undele seismice s-au deplasat prin ele mai repede.
Cu toate acestea, noul model a arătat că, deși viteza undelor seismice a scăzut atunci când au ajuns la LLSVP, undele nu au pierdut multă energie. Prin comparație, a existat o amortizare semnificativă între cimitirele mai reci din jurul LLSVP.
Cercetătorii cred că aceste diferențe se datorează vârstelor comparative ale structurilor. De-a lungul a milioane de ani, pe măsură ce materialul stâncos coboară prin granița dintre mantaua superioară și cea inferioară, cristalele minerale sunt comprimate și reformate în granule mai mici, care apoi cresc din nou, în timp. Prin urmare, regiunile mai tinere au cristale mai mici, care absorb mai multă energie din undele seismice, astfel încât gradul de amortizare dintr-o regiune indică vârsta acesteia.
„Faptul că LLSVP-urile prezintă foarte puțină amortizare înseamnă că acestea trebuie să fie formate din granule mult mai mari decât împrejurimile lor”, precizează Talavera-Soza. Granulele minerale mai mari au sugerat că supercontinentele erau semnificativ mai vechi decât cimitirele tectonice din jurul lor deoarece granulele lor trebuie să fi avut mai mult timp să crească, potrivit studiului.
Blocurile de construcție mai mari ar face, de asemenea, supercontinentele mai rigide, menținându-le separate de convecția mantalei sau de mișcarea materialelor în acel strat datorită transferului de căldură.
„Studiul nostru indică faptul că LLSVP-urile sunt caracteristici cu viață lungă, cu o vechime de cel puțin o jumătate de miliard de ani, poate chiar mai vechi”, spune Talavera-Soza. „Aceasta implică faptul că ele acționează ca ancore la baza limitei dintre nucleu și manta și au supraviețuit convecției mantei, ceea ce înseamnă că mantaua nu este bine amestecată.”
Această descoperire vine în urma unei alte revelații recente despre și mai multe „lumi scufundate” care contrazic noțiunea de manta amestecată. Plăcile îngropate în cimitirele tectonice tind să se acumuleze în aliniere cu zonele de subducție ale Pământului - regiuni unde marginile a două plăci se întâlnesc și una alunecă sub cealaltă.
Dar, la începutul acestui an, o altă echipă de oameni de știință a identificat plăci tectonice scufundate departe de aceste limite, în locații sub interiorul continentelor și sub oceane, unde plăci scufundate nu mai fuseseră găsite niciodată înainte.
„Se pare că astfel de zone din mantaua Pământului sunt mult mai răspândite decât se credea anterior”, a declarat Thomas Schouten, autorul principal al acestei investigații și cercetător la Institutul Geologic al ETH Zurich, Institutul Federal Elvețian de Tehnologie, într-un comunicat.
Modelul din noul studiu - primul model 3D de atenuare pentru întreaga mantă - va ajuta seismologii să înțeleagă mai bine ce se află la mii de kilometri sub suprafața Pământului, a spus Richardson.
„Acesta cartografiază regiunile Pământului care slăbesc energia seismică, afectând în cele din urmă măsurătorile pe care mulți seismologi le folosesc pentru a înțelege alte proprietăți fizice și chimice ale interiorului Pământului”, a spus ea.
Descoperirile ar putea transforma înțelegerea cercetătorilor asupra tectonicii plăcilor și a modului în care mișcarea plăcilor ar putea fi modelată de aceste ancore fixe antice din apropierea nucleului Pământului, potrirvit lui Deuss. Analizele ulterioare ale supercontinentelor ar putea dezvălui, de asemenea, dacă acestea sunt sursa unor elemente geochimice aproape la fel de vechi ca Pământul însuși, care se găsesc în lava provenită de la anumite tipuri de vulcani, a adăugat ea.
„Aceste LLSVP-uri există de mult timp. Dacă există de un miliard de ani, este posibil să existe și de 4 miliarde de ani. Ar putea fi rezervorul ascuns unde s-ar putea situa aceste elemente chimice primordiale. Nu putem dovedi acest lucru acum dar geochimiștii pot investiga acest lucru”, a spus Deuss.
„Cred că, pe baza acestui studiu, vor exista multe cercetări suplimentare care ar putea răspunde la multe întrebări nerezolvate care i-au derutat pe oamenii de știință timp de secole.”
Citește pe Antena3.ro
