|
Мантия Земли до распада Пангеи была холоднее
|
|
|
|
Когда около 200 миллионов лет назад, в начале юрского периода, суперконтинент Пангея начал распадаться на части, это изменило облик планеты. Открылись новые обширные океаны, континенты разошлись в стороны, и постепенно сформировалась привычная география сегодняшнего дня. На протяжении десятилетий многие ученые-геологи предполагали, что этот драматический распад был вызван накоплением тепла под суперконтинентом, своего рода эффектом планетарной "теплоизоляции", который привел к тому, что нижележащая мантия (толстый слой горных пород между земной корой и ее ядром) стала необычайно горячей.
|
|
|
|
Однако новое исследование, опубликованное в журнале Earth and Planetary Science Letters, предполагает, что все может быть не так просто. Проанализировав толщину некоторых самых ранних слоев океанической коры, которые образовались после раскола Пангеи, ученые обнаружили доказательства того, что мантия под этими регионами была неравномерно горячее, чем обычно. Вместо этого температура, по-видимому, была лишь незначительно повышена в одних местах и близка к средней в других. Полученные данные опровергают давние представления о глобальном повышении температуры под Пангеей и указывают на более сложное взаимодействие региональных процессов.
|
|
|
|
Континенты действуют как толстые одеяла по сравнению с более тонкой океанической корой. Когда многие континенты объединяются в единый массив суши, как это произошло с Пангеей, это может уменьшить количество тепла, выходящего из недр Земли. Считалось, что в течение десятков миллионов лет это захваченное тепло накапливалось в мантии, делая ее значительно более горячей, чем обычно.
|
|
|
|
|
|
|
Когда тектонические силы в конечном итоге растянули и раскололи Пангею, это дополнительное тепло могло способствовать образованию больших объемов магмы, образованию новой толстой океанической коры и потенциальному запуску массовых вулканических извержений. Эту идею часто связывают с огромными выбросами лавы, такими как Центрально-Атлантическая магматическая провинция, которая образовалась примерно в то время, когда Центральная Атлантика начала раскрываться. В совокупности эти процессы дают привлекательное глобальное объяснение того, почему суперконтиненты распадаются.
|
|
|
|
Однако прямое измерение температуры мантии, существовавшей сотни миллионов лет назад, является непростой задачей. Сама мантия недоступна, и большая часть самой ранней океанической коры с тех пор была возвращена обратно в мантию в результате субдукции, когда тектонические плиты погружаются одна под другую. Поэтому исследователи полагаются на косвенные свидетельства, сохранившиеся в горных породах, которые остаются на поверхности Земли.
|
|
|
|
В новом исследовании ученые из Страсбургского университета (Франция) сосредоточились на реконструкции толщины океанической коры, образовавшейся вдоль рифтовых границ в Атлантическом и Индийском океанах, которые свидетельствуют о ранних стадиях распада Пангеи - регионах, где континенты разделились и начали образовываться новые океанские бассейны.
|
|
|
|
Когда мантийные породы поднимаются ниже границы расширяющейся плиты, они частично плавятся, образуя магму, которая, затвердевая, образует океаническую кору. Чем горячее мантия, тем сильнее происходит таяние и тем толще образуется кора. Если бы мантия под Пангеей была значительно перегрета из-за теплоизоляции, ученые ожидали бы увидеть стабильно более толстую океаническую кору в этих ранних центрах спрединга по сравнению с той, что образовалась сегодня на срединно-океанических хребтах, толщина которых в среднем составляет 6,1 километра.
|
|
|
|
Вместо этого исследователи обнаружили, что океаническая кора, образовавшаяся вскоре после распада Пангеи, была в среднем лишь немного толще этой. Их анализ показывает, что первоначальные значения толщины земной коры сгруппированы вокруг двух основных групп: одна сосредоточена на отметке около 5,5 км, а другая - на отметке около 6,7 км. Более тонкая группа, в основном из Экваториальной Атлантики, на самом деле ниже современного среднего значения. Команда исследователей предполагает, что это может отражать относительно "холодную" тепловую аномалию, возможно, связанную с толстой континентальной литосферой (жестким внешним слоем Земли), которая существовала в экваториальных регионах до начала рифтогенеза.
|
|
|
|
Более плотная группа немного превышает средний показатель на сегодняшний день. Согласно исследованию, это может быть объяснено небольшим повышением потенциальной температуры мантии (показатель, который геологи используют для оценки того, насколько горячим был бы материал мантии, если бы он был поднят на поверхность без плавления) - всего на 9-15°C. В Центральной Атлантике температура мантии, возможно, была повышена максимум примерно на 60°C, что привело к образованию первоначальной коры толщиной примерно в 9 километров. Даже это, по мнению ученых, не указывает на экстремальный глобальный перегрев мантии под всем суперконтинентом.
|
|
|
|
Команда также изучила, как меняется толщина земной коры с возрастом. Проведенный ими статистический анализ свидетельствует о незначительном увеличении начальной толщины океанической коры с возрастом примерно на 1,5 метра за миллион лет. Это означало бы, что в возрасте 150 миллионов лет толщина океанической коры в среднем составляла бы около 6,3 километра — примерно на 0,2 километра толще, чем у современной молодой океанической коры. Однако они пришли к выводу, что эта взаимосвязь является слабой.
|
|
|
|
Если бы более толстая земная кора была исключительно результатом более теплой мантии, наблюдаемая скорость изменений означала бы охлаждение мантии примерно на 0,04–0,06°C за миллион лет в течение последних 180 миллионов лет. Интересно, что это сопоставимо с долгосрочными оценками длительного похолодания Земли (долговременной необратимой потери тепла из недр Земли в космос), составляющего около 30-50°C за миллиард лет. Другими словами, мантия под Атлантическим и Индийским океанами, по-видимому, охлаждалась с постоянной, постепенной скоростью, соответствующей более широкой тепловой эволюции Земли, а не отражающей последствия резкого повышения температуры в масштабах суперконтинента.
|
|
|
|
Полученные данные свидетельствуют о том, что распад Пангеи, вероятно, был вызван чем-то большим, чем простое накопление тепла. Тектонические процессы, такие как напряжение плит, ранее существовавшие слабые места в континентальной литосфере и изменения в составе мантии, возможно, сыграли важную роль.
|
|
|
|
Например, некоторые регионы, возможно, были предрасположены к рифтогенезу из-за более старых систем разломов или более тонкой литосферы, что облегчает их раскол даже при отсутствии экстремальных температур мантии. В других областях умеренные термальные апвеллинги (столбы более теплой породы, поднимающиеся из глубин мантии) могли бы способствовать выделению дополнительного тепла, но не в том масштабе, который предполагалось ранее.
|
|
|
|
Понимание того, как образуются и распадаются суперконтиненты, имеет решающее значение, поскольку эти циклы влияют на долгосрочные климатические изменения, изменение уровня моря и даже биологическую эволюцию. Расположение континентов влияет на циркуляцию океанов и процессы выветривания, которые регулируют уровень углекислого газа в атмосфере, в то время как вулканические извержения, связанные с рифтогенезом, могут привести к выбросу в атмосферу огромного количества парниковых газов.
|
|
|
|
Основывая свои выводы на измеримых данных о толщине земной коры и количественных оценках температуры, новое исследование рисует более детальную картину недр Земли в то время, когда Пангея была фрагментирована. Планета, возможно, была сформирована не из—за сильного внутреннего перегрева, а из-за незначительных перепадов температур и сложных тектонических сил - напоминание о том, что даже самые драматические события в истории Земли могут быть вызваны относительно скромными изменениями глубоко под нашими ногами.
|
|
|
|
Источник
|
