Земля-картошка. Найдено объяснение «гравитационной дыре» в Индийском океане
В середине ХХ века южнее полуострова Индостан была обнаружена гигантская гравитационная аномалия площадью около 3 миллионов квадратных километров. Из-за неё уровень воды в Индийском океане находится на 100 метров ниже среднего уровня Мирового океана. Долгое время это оставалось загадкой для науки. Теперь учёные нашли причину аномалии.
Не шар и не эллипсоид
Мы привыкли думать, что Земля имеет шарообразную форму. Ну, в крайнем случае — форму эллипсоида: в районе экватора её диаметр чуть больше из-за вращения. В идеальной Вселенной она такой бы и была, но в реальности всё сложнее.
Наша планета полна неровностей — горных хребтов и морских впадин, где-то покрыта толстыми континентальными литосферными плитами, а где-то — намного более тонкими океаническими. Всё это создаёт неравномерность распределения массы в литосфере.
«Земля — это, по сути, комковатая картофелина», — так образно описывает её геофизик, доцент Центра наук о Земле Индийского института науки Аттрейя Гош. Исследовательница объясняет, что, если покрыть планету водой, на которую не действовали бы ветра и приливы, а действовали только сила тяжести и вращения Земли, её поверхность была бы другой. Учёные называют её геоидом. В любой её точке сила тяжести будет направлена строго перпендикулярно поверхности (в реальности так далеко не всегда).
Что за Потсдамская гравитационная картошка?
Из-за неравномерного распределения массы Земли форма геоида гладкая, но неправильная. Именно поэтому Аттрейя Гош сравнивает её с картошкой, и, между прочим, у этой картошки даже есть своё название. В 2014 году учёные Германского исследовательского геофизического центра, находящегося в Потсдаме, впервые создали визуализацию гравитационного поля Земли, полученную с помощью спутников. Её так и назвали — Потсдамская гравитационная картошка.
По форме «картошки» заметно, насколько она отклоняется от идеального эллипсоида, которым мы привыкли считать нашу Землю. Излишки либо, наоборот, недостаток массы в недрах планеты приводят к тому, что высота водного слоя везде разная и максимальная разница между самыми высокими и самыми низкими участками Мирового океана составляет почти 200 метров.
Если говорить конкретнее, то возле Исландии вода находится на 85 метров выше среднего уровня моря, а к юго-западу от Индии — на 106 метров ниже. Там расположено наиболее выраженное понижение геоида — Индийская гравитационная аномалия. Или, попросту, «гравитационная дыра».
Призрак древнего океана
Аномалия была обнаружена в 1948 году голландским геофизиком Феликсом Андрисом Венинг-Мейнесом во время гравитационной съёмки с борта морского судна. И с тех пор не получала должного научного объяснения. Раз океан в этом районе Земли проседает (причём на огромной территории — около 3 миллионов квадратных километров), значит, в глубине планеты есть какой-то дефицит массы — он создаёт эту аномалию. Из-за чего он возникает?
Для геофизиков это было загадкой. В том числе для учёных из Центра наук о Земле Индийского института науки. Раньше они уже проводили исследования гравитационной аномалии. В этом году Аттрейя Гош и её коллега Дебанджан Пал, как им кажется, поставили точку в этом вопросе. Результаты опубликованы в журнале Geophysical Research Letters.
Учёные создали более дюжины компьютерных моделей того, как формировался этот регион Земли за последние 140 миллионов лет. Тогда литосферные плиты находились в других местах, континенты и океаны выглядели иначе. Авторы исследования провели компьютерные симуляции вплоть до сегодняшнего дня, воссоздавая смещение плит и поведение магмы в глубине Земли. В шести симуляциях из 19 проведённых образовалась впадина, подобная той, что сейчас находится в Индийском океане.
Все эти шесть моделей объединяло наличие шлейфов магмы вокруг «гравитационной дыры». При моделировании использовались разные параметры плотности магмы, и когда шлейфов не было, гравитационная аномалия тоже не возникала.
Как считают учёные, эти шлейфы магмы появились в результате исчезновения древнего океана Тетис. «140 миллионов лет назад Индия находилась в совершенно другом месте, между Индостанской плитой и Азией располагался океан, — рассказала Аттрейя Гош в интервью CNN. — Потом Индия начала двигаться на север, к Азии, и этот океан исчез».
А когда океаническая плита погрузилась в мантию, это могло спровоцировать образование шлейфов магмы, предполагают учёные. Им известно, что от Африканского континента на восток движутся мантийные потоки — горячие расплавленные породы. Они как раз достигают центра гравитационной аномалии в Индийском океане.
Что с ней будет дальше?
По расчётам исследователей, «гравитационная дыра» южнее полуострова Индостан сформировалась около 20 миллионов лет назад. И пока непонятно, исчезнет ли она когда-нибудь.
«Вероятно, это будет продолжаться до тех пор, пока расплавленные породы поднимаются из-под Африки и текут по шлейфу. Это может продолжаться ещё многие миллионы лет, — отмечает Дебанджан Пал. — Но может случиться и так, что движение плит приведёт к исчезновению гравитационной аномалии. Правда, и это произойдёт лишь через несколько сотен миллионов лет».
Таким образом, точка в научной загадке поставлена. Гигантская «гравитационная дыра» в Индийском океане оказалась отголоском (или даже призраком) древнего моря, которое когда-то плескалось на месте современного полуострова Индостан.
Источник
Найдено объяснение обнаруженной в Индийском океане «гравитационной дыре»
В Индийском океане есть “гравитационная дыра”, и ученые теперь думают, что знают, почему. Речь идет о месте, где гравитационное притяжение Земли слабее, а уровень моря опускается более чем на 100 метров.
Эта аномалия долгое время озадачивала геологов, но теперь исследователи из Индийского института науки в Бангалоре нашли то, что, по их мнению, является правдоподобным объяснением ее образования: выбросы магмы, исходящие из глубин планеты, очень похожи на те, которые приводят к образованию вулканов.
Как рассказывает CNN, чтобы прийти к этой гипотезе, команда использовала суперкомпьютеры для моделирования того, как могла сформироваться эта область, начиная со времени 140 миллионов лет назад. Выводы, подробно изложенные в исследовании, опубликованном недавно 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 от истины, продолжает CNN.
“Земля, по сути, представляет собой комковатую картофелину, — рассказывает соавтор исследования геофизик и доцент Центра наук о Земле Индийского института науки Аттрейи Гхош. – Итак, 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 свойствам, причем некоторые области более плотные, чем другие, — это влияет на поверхность Земли и ее гравитацию, добавила Гхош. “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 низиной геоида Индийского океана, является самой низкой точкой этого геоида и его крупнейшей гравитационной аномалией, образуя круглую впадину, которая начинается сразу за южной оконечностью Индии и занимает площадь около 3 миллионов квадратных километров. Аномалия была обнаружена голландским геофизиком Феликсом Андрисом Веннингом Майнешем в 1948 году во время гравитационной съемки с корабля и до сих пор оставалась загадкой.
Чтобы найти потенциальный ответ, Гхош и ее коллеги использовали компьютерные модели, дабы “перевести часы” на 140 миллионов лет назад, чтобы увидеть общую картину с геологической точки зрения. “У нас есть некоторая информация и некоторая уверенность в том, как выглядела Земля тогда, — рассказала она. – Континенты и океаны находились в совершенно разных местах, и структура плотности также была очень разной”.
Начиная с этой отправной точки, команда провела 19 симуляций вплоть до сегодняшнего дня, воссоздавая смещение тектонических плит и поведение магмы, или расплавленной породы, внутри мантии — толстого слоя недр Земли, который лежит между ядром и земной корой. В шести сценариях образовалась геоидная впадина, подобная той, что находится в Индийском океане.
Отличительным фактором во всех шести из этих моделей было наличие шлейфов магмы вокруг нижней части геоида, которые, наряду со структурой мантии поблизости, как полагают, ответственны за образование “гравитационной дыры”, — объяснил Гош. Моделирование проводилось с различными параметрами плотности магмы, и в тех случаях, когда шлейфы отсутствовали, низкий уровень не образовывался.
По словам ученой, сами шлейфы возникли в результате исчезновения древнего океана, когда суша Индии дрейфовала и в конечном итоге столкнулась с Азией десятки миллионов лет назад.
“Индия находилась в совершенно другом месте 140 миллионов лет назад, и между Индийской плитой и Азией был океан. Индия начала двигаться на север, и в этот момент океан исчез, а разрыв с Азией сократился”, — объясняет ученая. Когда океаническая плита опустилась внутрь мантии, это могло спровоцировать образование шлейфов, приблизив материал низкой плотности к поверхности Земли.
По расчетам команды, геоидная впадина сформировалась около 20 миллионов лет назад. Трудно сказать, исчезнет ли она когда-нибудь или отодвинется в сторону.
“Все зависит от того, как перемещаются эти массовые аномалии на Земле, — отмечает Гхош. – Возможно, она сохранится в течение очень долгого времени. Но также может случиться так, что движение плит приведет к ее исчезновению — через несколько сотен миллионов лет в будущем”.
Хью Дэвис, профессор Школы наук о Земле и окружающей среде Кардиффского университета в Великобритании, сказал, что исследование “безусловно интересно и описывает интересные гипотезы, которые должны стимулировать дальнейшую работу по этой теме”.
Доктор Алессандро Форте, профессор геологии Флоридского университета в Гейнсвилле, считает, что есть веские основания для проведения компьютерного моделирования, чтобы определить происхождение дна геоида Индийского океана, и что это исследование является улучшением по сравнению с предыдущими. Прошлые исследования моделировали только опускание холодного материала через мантию, а не включали также горячие поднимающиеся мантийные шлейфы.
Однако Форте сказал, что обнаружил пару недостатков в проведении исследования, подчеркивает CNN.
“Самая большая проблема со стратегией моделирования, принятой авторами, заключается в том, что она полностью не воспроизводит мощный мантийный динамический шлейф, который извергался 65 миллионов лет назад под современным местоположением острова Реюньон, — сказал он. – Извержение потоков лавы, которые в это время покрыли половину Индийского субконтинента, образовав знаменитые Деканские ловушки, одно из крупнейших вулканических образований на Земле, долгое время приписывалось мощному мантийному шлейфу, который полностью отсутствует в модельном моделировании”.
Другой проблемой, добавил доктор Форте, является разница между геоидом, или формой поверхности, предсказанной компьютерным моделированием, и реальной: “Эти различия особенно заметны в Тихом океане, Африке и Евразии. Авторы упоминают, что существует умеренная корреляция, около 80%, между предсказанными и наблюдаемыми геоидами, но они не дают более точной оценки того, насколько хорошо они совпадают численно (в исследовании). Это несоответствие наводит на мысль о том, что в компьютерном моделировании могут быть некоторые недостатки”.
Со своей стороны, Гхош отметила, что не все возможные факторы могут быть учтены при моделировании. “Мы не знаем с абсолютной точностью, как выглядела Земля в прошлом. Чем дальше вы уходите в прошлое, тем меньше уверенности в моделях. Мы не можем принять во внимание каждый возможный сценарий, и мы также должны принять тот факт, что могут быть некоторые расхождения в том, как пластины перемещались с течением времени, — сказала она. – Но мы считаем, что общая причина такого низкого уровня совершенно ясна”.
Источник