Древние структуры в недрах Земли формируют ее магнитный щит

Изучение глубин Земли остается одной из самых сложных задач науки: если человечество отправлялось на миллиарды километров в космос, то вглубь планеты мы проникли лишь немногим более чем на 12 километров. Особенно мало известно о границе между мантией и ядром – ключевой зоне, расположенной на глубине около 2,9 тысячи километров, где формируется магнитное поле Земли.

Исследование, представленное в журнале Nature Geoscience, проливает свет на процессы, происходящие в этой области. Ученые обнаружили магнитные свидетельства того, что два гигантских сверхгорячих массива горных пород у основания мантии – под Африкой и Тихим океаном – на протяжении миллионов лет влияли на поведение жидкого внешнего ядра Земли.

«Эти структуры, сопоставимые по размерам с континентами, окружены глобальным поясом более холодных пород, протянувшимся от Северного до Южного полюса Земли вдоль границы мантии и ядра. Такой контраст температур оказывает заметное влияние на геодинамо – движение жидкого железа во внешнем ядре, которое формирует магнитное поле планеты», – рассказывают авторы исследования.

Контраст горячего и холодного в недрах Земли

Для получения результатов ученые объединили данные палеомагнитных наблюдений с высокотехнологичными компьютерными моделями. Численные симуляции позволили воспроизвести эволюцию магнитного поля Земли за последние 265 миллионов лет. Даже при использовании суперкомпьютеров такие расчеты требуют колоссальных вычислительных ресурсов.

Модели показали, что температура на верхней границе внешнего ядра распределена крайне неравномерно. Под горячими участками мантии движение жидкого железа может замедляться или даже застаиваться, тогда как под холодными зонами сохраняется активная циркуляция. Это объясняет, почему одни компоненты магнитного поля оставались стабильными сотни миллионов лет, а другие значительно менялись.

«Результаты ставят под сомнение представление о магнитном поле Земли как об идеальном «стержневом магните», усредненном во времени. Полученные данные важны для понимания эволюции недр планеты, древних конфигураций континентов, включая формирование и распад Пангея, а также климатических и биологических изменений и процессов формирования природных ресурсов», – заключили авторы исследования.