Giliai po Ramiojo vandenyno dugnu slypi milžiniškos, iki šiol menkai suprastos struktūros, galinčios paaiškinti, kodėl tokiose vietose kaip Havajai vulkanai išlieka aktyvūs milijonus metų. Nauji tyrimai atskleidžia, kad po Havajų salomis, maždaug 2900 km gylyje, plyti ypatinga Žemės gelmių sritis, kurios savybės gerokai skiriasi nuo anksčiau manytų.
Havajai – tai 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 juda virš nuolat aktyvios karštosios dėmės, todėl vieni ugnikalniai pamažu užgęsta ir nunyksta, o jų vietoje, jau virš kitos plokštės dalies, formuojasi nauji.
Mokslininkai, tirdami šiuos procesus, jau seniai žinojo, kad giliai po Havajų salomis egzistuoja didžiulė, neįprastų savybių struktūra. Ankstesni tyrimai rodė, kad ši sritis galėtų būti daugiausia iš dalies išsilydžiusi, t. y. smarkiai įkaitusi ir gerokai plastiškesnė už aplinkinę mantiją. Tačiau naujausi darbai verčia šią hipotezę peržiūrėti.
Naujausi tyrimai, kuriuos atliko Imperinio koledžo Londone (Imperial College London) ir tarptautinės mokslininkų grupės specialistai, rodo, kad ši struktūra nėra tiek skysta, kiek manyta. Duomenys leidžia manyti, jog ten vyrauja kietos, geležies gausios uolienos.
Kas iš tiesų slypi 2900 km gylyje?
Mokslininkai tokias formacijas kaip ši vadina itin mažo greičio zonomis (angl. Ultra-Low Velocity Zone, ULVZ). Tai sritys ties Žemės branduolio ir mantijos riba, maždaug 2900 km gylyje po paviršiumi. Joms būdingi neįprastai maži seisminių bangų sklidimo greičiai, lyginant su aplinkinėmis uolienomis.
Vienas didžiausių tokių darinių aptiktas būtent po Havajų regionu. Manoma, kad ši zona gali būti tarsi karštosios dėmės „inkaras“ – vieta, iš kurios į mantiją nuolat kyla karštesnė medžiaga ir taip palaiko ilgalaikę vulkaninę veiklą Havajuose.
Siekdami tiksliau nustatyti, iš ko ši struktūra sudaryta, tyrėjai atliko naujus seisminės tomografijos matavimus, įtraukdami skirtingų tipų bangų – P ir S – analizę. Remdamiesi gautais duomenimis, jie padarė išvadą, kad ši ULVZ po Havajais nėra iš dalies išsilydžiusi medžiaga, kaip buvo manyta anksčiau, bet daugiausia kietos, geležies turtingos uolienos masyvas.
Pasak tyrimo pirmojo autoriaus, seismologo Doyeon Kim iš Imperinio koledžo Londone, tokia sudėtis turi svarbių pasekmių:
„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.“
ULVZ kilmė ir paslaptinga Žemės praeitis
Naujoji analizė rodo, kad ši geležies gausi sritis gali būti labai senos Žemės istorijos palikimas. Viena iš hipotezių – tai reliktas iš ankstyvųjų mūsų planetos formavimosi etapų, kai branduolys ir mantija dar tik „rūšiavosi“ pagal tankį ir cheminę sudėtį. Kita galima versija – tai ilgalaikių procesų, vykusių viršutinėje mantijoje ir vėliau nuslinkusių į gilumą, liekanos.
Šios išvados nereiškia, kad kitose itin mažo greičio zonose nėra išsilydžiusių komponentų. ULVZ gali būti įvairios sudėties, ir po skirtingais pasaulio regionais jos nebūtinai yra vienodos. Vis dėlto Havajų atvejis rodo, kad vien kietos, geležies turtingos uolienos gali stipriai paveikti seisminių bangų greitį ir šilumos perdavimą gilumoje.
Naujasis atradimas leidžia susidaryti aiškesnį vaizdą, kaip veikia Žemės gelmių struktūra ir kas gali lemti ilgalaikę vulkaninę veiklą tokiose vietose kaip Havajai. Geriau suprasdami, kas vyksta ties branduolio ir mantijos riba, mokslininkai gali tiksliau aiškinti ne tik vulkanizmą, 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.
Šio tyrimo rezultatai publikuoti mokslo žurnale „Science Advances“. Jie žymi dar vieną žingsnį siekiant suprasti sudėtingą ir iki galo neatskleistą mūsų planetos vidaus pasaulį.
