В Индийском океане обнаружена «гравитационная дыра» – место, где гравитационное притяжение Земли слабее, ее масса ниже нормы, а уровень моря падает более чем на 100 метров. Эта аномалия долгое время озадачивала геологов, но теперь исследователи из Индийского института науки в Бангалоре, Индия, нашли то, что, по их мнению, является правдоподобным объяснением.
Это шлейфы магмы, исходящие из глубины планеты, очень похожие на те, которые приводят к образованию вулканов.
Чтобы прийти к этой гипотезе, команда использовала суперкомпьютеры для моделирования того, как могла образоваться эта область, начиная с 140 миллионов лет назад. Выводы, подробно изложенные в исследовании, недавно опубликованном в журнале Geophysical Research Letters, сосредоточены вокруг древнего океана, которого больше не существует.
Люди привыкли думать о Земле как об идеальной сфере, но это далеко не так.
«Земля – это, по сути, комковатая картофелина», отметила соавтор исследования, геофизик, доцент Центра наук о Земле Индийского института науки Аттри Гош. «Так что технически это не сфера, а то, что мы называем эллипсоидом, потому что при вращении планеты средняя часть выпячивается наружу».
Наша планета неоднородна по своей плотности и своим свойствам, некоторые области более плотные, чем другие, что влияет на поверхность Земли и ее гравитацию, добавила доцент Гош. «Если вы выливаете воду на поверхность Земли, уровень, который занимает вода, называется геоидом – и он контролируется этими различиями в плотности материала внутри планеты, потому что они притягивают поверхность совершенно по-разному в зависимости от того, сколько массы находится под ней», сказала она.
«Гравитационная дыра» в Индийском океане, официально называемая низмой геоида Индийского океана, является самой низкой точкой этого геоида и его самой большой гравитационной аномалией, образующей круглую депрессию, которая начинается недалеко от южной оконечности Индии и охватывает около 3 млн кв. км. Аномалия была обнаружена голландским геофизиком Феликсом Андрисом Венингом Майнесом в 1948 году во время гравиразведки с корабля и до сих пор остается загадкой.
«Это, безусловно, самый большой провал в геоиде, и он не получил должного объяснения», сказала доцент Гош.
Чтобы найти потенциальный ответ, доцент Гош и ее коллеги использовали компьютерные модели, чтобы перевести часы на 140 миллионов лет назад и увидеть общую геологическую картину. «У нас есть некоторая информация и некоторая уверенность в том, как тогда выглядела Земля», сказала ученая. «Материки и океаны находились в очень разных местах, и структура плотности тоже была очень разной».
С этой отправной точки команда провела 19 симуляций до сегодняшнего дня, воссоздавая смещение тектонических плит и поведение магмы или расплавленной породы внутри мантии – толстого слоя недр Земли, лежащего между ядром и корой. В шести сценариях образовалась впадина геоида, подобная той, что в Индийском океане.
Отличительным фактором во всех шести из этих моделей было присутствие шлейфов магмы вокруг низины геоида, которые, как полагают, наряду со структурой мантии в окрестностях ответственны за формирование «гравитационной дыры», объяснила доцент Гош. Моделирование проводилось с разными параметрами плотности магмы, и в тех, в которых плюмы отсутствовали, впадина не формировалась.
По словам ученой, сами шлейфы возникли в результате исчезновения древнего океана, когда часть суши Индии дрейфовала и в конечном итоге столкнулась с Азией десятки миллионов лет назад.
«Индия была совсем в другом месте 140 миллионов лет назад, и между Индийской плитой и Азией был океан. Индия начала двигаться на север, и при этом океан исчез, а разрыв с Азией закрылся», объяснила она. Когда океаническая плита погрузилась внутрь мантии, это могло спровоцировать формирование шлейфов, приближающих материал с низкой плотностью к поверхности Земли.
По подсчетам команды, геоидный минимум образовался около 20 миллионов лет назад. Трудно сказать, исчезнет ли он когда-нибудь.
«Все зависит от того, как перемещаются эти массовые аномалии на Земле», сказала доцент Гош. «Возможно, это сохраняется в течение очень долгого времени. Но может случиться так, что движения платформ заставят его исчезнуть через несколько сотен миллионов лет в будущем».
Профессор Школы наук о Земле и окружающей среде Кардиффского университета в Великобритании Хью Дэвис сказал, что исследование «безусловно интересно и описывает интересные гипотезы, которые должны стимулировать дальнейшую работу по этой теме».
Доктор Алессандро Форте, профессор геологии в Университете Флориды в Гейнсвилле, который также не участвовал в исследовании, считает, что есть веская причина проведения компьютерного моделирования определения происхождения геоидной впадины Индийского океана, и что это исследование является улучшением по сравнению с предыдущими. Прошлые исследования моделировали только спуск холодного материала через мантию и не включали горячие восходящие мантийные шлейфы.
Однако профессор Форте обнаружил пару недостатков в проведении исследования.
«Самая серьезная проблема со стратегией моделирования, принятой авторами, заключается в том, что она полностью не может воспроизвести мощный динамический шлейф мантии, который извергся 65 миллионов лет назад под нынешним местоположением острова Реюньон», сказал он. «Извержение потоков лавы, покрывавших в это время половину Индийского субконтинента и создавших знаменитые Деканские траппы, одно из крупнейших вулканических образований на Земле, долгое время приписывалось мощному мантийному плюму, который полностью отсутствует в моделировании».
Еще одна проблема, добавил профессор Форте, это разница между геоидом или формой поверхности, предсказанной компьютерным моделированием, и реальной: «Эти различия особенно заметны в Тихом океане, Африке и Евразии. Авторы отмечают, что существует умеренная корреляция, около 80%, между предсказанными и наблюдаемыми геоидами, но они не дают более точной оценки того, насколько хорошо они численно совпадают в исследовании. Это несоответствие предполагает, что в компьютерном моделировании могут быть некоторые недостатки».
Доцент Гош сказала, что не все возможные факторы могут быть учтены при моделировании.
«Это потому, что мы не знаем с абсолютной точностью, как Земля выглядела в прошлом. Чем дальше в прошлое вы уходите, тем меньше доверия к моделям. Мы не можем принять во внимание каждый возможный сценарий, и мы также должны принять тот факт, что могут быть некоторые расхождения в том, как плиты перемещались с течением времени», сказала она. «Но мы считаем, что общая причина такого низкого уровня вполне ясна».
