 |
| Показанный здесь темно-синим цветом, Индоокеанский геоидный минимум (IOGL) является крупнейшей в мире гравитационной дырой. Изображение:ЕКА/HPF/DLRR |
Из-за крупнейшей в мире гравитационной дыры уровень моря в значительной части Индийского океана на 106 м (348 футов) ниже, чем в остальном мире.
Если вы посмотрите на карту гравитации Земли, вы увидите огромное синее пятно к югу от Индии, указывающее на регион, где гравитация слабее средней. Это пятно называется Индоокеанским геоидным минимумом (IOGL), и это самая большая гравитационная аномалия на нашей планете.
Гравитационная аномалия — это разница между фактической гравитацией, измеренной в определенном месте, и теоретической гравитацией, ожидаемой для идеально гладкой и сферической Земли. Но гравитация Земли не является идеально однородной, и изменения в распределении массы под поверхностью вызывают колебания гравитационного притяжения.
Гравитационные аномалии могут быть вызваны изменениями плотности и толщины земной коры, мантии и ядра. Более плотные области имеют более сильное притяжение, в то время как менее плотные области оказывают более слабое. Эти аномалии влияют на форму поверхности океана, которая не плоская, а следует контурам гравитационного поля Земли. Эта форма называется геоидом, и это то, что мы увидим, если уберем все эффекты приливов, ветров и течений из океана. Геоид часто визуализируют как форму, похожую на картофелину , с выступами и впадинами, соответствующими областям высокой и низкой гравитации.
IOGL — один из самых заметных провалов в геоиде, занимающий площадь около 3 миллионов квадратных километров, что почти равно размеру самой Индии. Из-за низкой гравитации уровень моря над IOGL на 106 м (348 футов) ниже, чем в среднем по миру. Это означает, что если бы вы пересекли IOGL, вы были бы ближе к центру Земли, чем где-либо еще в океане.
IOGL был открыт в 1948 году голландским геофизиком Феликсом Андриесом Венингом Мейнесом, который измерял гравитацию с корабля в Индийском океане. Однако в течение десятилетий ученые не знали, что вызвало эту замечательную особенность. Было предложено много гипотез, таких как удары древних метеоритов, истончение земной коры, подъем мантии или субдукция.
Теперь группа исследователей из Индийского института науки (IISc) в Бангалоре опубликовала статью в Geophysical Research Letters, которая наконец разрешила эту загадку. Используя компьютерное моделирование и сейсмические данные, исследователи показали, что IOGL, веро
ятно, вызван двумя факторами: мантийными плюмами и субдуцированными плитами.
Мантийные плюмы — это колонны горячих и плавучих пород, которые поднимаются из глубин мантии Земли, иногда достигая поверхности и создавая вулканы. Субдуцированные плиты — это фрагменты холодной и плотной океанической коры, которые погружаются в мантию на конвергентных границах плит, где одна плита скользит под другой.
Команда использовала суперкомпьютер для моделирования тектонических и вулканических сил, формирующих наш мир, начиная с 140 миллионов лет назад. Модели, создающие гравитационную дыру, похожую на реальную IOGL, имели общую черту: магматические струи низкой плотности вытесняют материал с более высокой плотностью, тем самым ослабляя гравитацию в этой области.
Исследователи обнаружили, что под IOGL есть два крупных мантийных плюма, поднимающихся с противоположных сторон Африки, один около Мадагаскара и один около Сомали. Эти плюмы создают аномалии низкой плотности в верхней и средней мантии, которые уменьшают гравитационное притяжение в этом регионе.
В то же время, есть также две субдуцированные плиты, погружающиеся в мантию под Индией и Центральной Азией. Эти плиты являются остатками древнего океана под названием Тетис, который существовал до столкновения Индии с Азией около 50 миллионов лет назад. По мере того, как эти плиты опускаются, они отталкивают часть материала низкой плотности из мантийных плюмов, создавая разрыв или отверстие в мантии.
Итак, в наиболее вероятном сценарии Индийская плита отделилась от Гондваны и столкнулась с Евразийской плитой около 120 миллионов лет назад, что в конечном итоге привело к образованию Гималаев. Однако перед тем, как достичь этого, Индийская плита пересекла плиту Тетис, закрыв древний океан Тетис.
Тектонические плиты, фрагменты этой плиты, были вдавлены в мантию Земли, вытеснив материал в «Африканском сгустке», огромном пузыре магмы примерно в 1000 км под Восточной Африкой. Примерно 20 миллионов лет назад это более легкое вещество поднялось в виде плюмов к поверхности, что привело к образованию большой области материала с низкой плотностью под IOGL, что объясняет, почему гравитация там слабее, чем в других местах.
Помимо того, что понимание причины IOGL помогает нам узнать больше о внутренней структуре и динамике Земли, оно также важно для улучшения наших моделей гравитационного поля Земли и геоида, которые используются для различных приложений, таких как навигация, геодезия и океанография. Но хотя исследователи смогли оценить возраст минимума геоида, трудно сказать, когда он может сместиться или исчезнуть.
Гравитационная аномалия — это разница между фактической гравитацией, измеренной в определенном месте, и теоретической гравитацией, ожидаемой для идеально гладкой и сферической Земли. Но гравитация Земли не является идеально однородной, и изменения в распределении массы под поверхностью вызывают колебания гравитационного притяжения.
Гравитационные аномалии могут быть вызваны изменениями плотности и толщины земной коры, мантии и ядра. Более плотные области имеют более сильное притяжение, в то время как менее плотные области оказывают более слабое. Эти аномалии влияют на форму поверхности океана, которая не плоская, а следует контурам гравитационного поля Земли. Эта форма называется геоидом, и это то, что мы увидим, если уберем все эффекты приливов, ветров и течений из океана. Геоид часто визуализируют как форму, похожую на картофелину , с выступами и впадинами, соответствующими областям высокой и низкой гравитации.
IOGL — один из самых заметных провалов в геоиде, занимающий площадь около 3 миллионов квадратных километров, что почти равно размеру самой Индии. Из-за низкой гравитации уровень моря над IOGL на 106 м (348 футов) ниже, чем в среднем по миру. Это означает, что если бы вы пересекли IOGL, вы были бы ближе к центру Земли, чем где-либо еще в океане.
 |
Влияние гравитационных аномалий на локальный уровень моря |
IOGL был открыт в 1948 году голландским геофизиком Феликсом Андриесом Венингом Мейнесом, который измерял гравитацию с корабля в Индийском океане. Однако в течение десятилетий ученые не знали, что вызвало эту замечательную особенность. Было предложено много гипотез, таких как удары древних метеоритов, истончение земной коры, подъем мантии или субдукция.
Теперь группа исследователей из Индийского института науки (IISc) в Бангалоре опубликовала статью в Geophysical Research Letters, которая наконец разрешила эту загадку. Используя компьютерное моделирование и сейсмические данные, исследователи показали, что IOGL, веро
ятно, вызван двумя факторами: мантийными плюмами и субдуцированными плитами.
Мантийные плюмы — это колонны горячих и плавучих пород, которые поднимаются из глубин мантии Земли, иногда достигая поверхности и создавая вулканы. Субдуцированные плиты — это фрагменты холодной и плотной океанической коры, которые погружаются в мантию на конвергентных границах плит, где одна плита скользит под другой.
Команда использовала суперкомпьютер для моделирования тектонических и вулканических сил, формирующих наш мир, начиная с 140 миллионов лет назад. Модели, создающие гравитационную дыру, похожую на реальную IOGL, имели общую черту: магматические струи низкой плотности вытесняют материал с более высокой плотностью, тем самым ослабляя гравитацию в этой области.
Исследователи обнаружили, что под IOGL есть два крупных мантийных плюма, поднимающихся с противоположных сторон Африки, один около Мадагаскара и один около Сомали. Эти плюмы создают аномалии низкой плотности в верхней и средней мантии, которые уменьшают гравитационное притяжение в этом регионе.
В то же время, есть также две субдуцированные плиты, погружающиеся в мантию под Индией и Центральной Азией. Эти плиты являются остатками древнего океана под названием Тетис, который существовал до столкновения Индии с Азией около 50 миллионов лет назад. По мере того, как эти плиты опускаются, они отталкивают часть материала низкой плотности из мантийных плюмов, создавая разрыв или отверстие в мантии.
Итак, в наиболее вероятном сценарии Индийская плита отделилась от Гондваны и столкнулась с Евразийской плитой около 120 миллионов лет назад, что в конечном итоге привело к образованию Гималаев. Однако перед тем, как достичь этого, Индийская плита пересекла плиту Тетис, закрыв древний океан Тетис.
 |
Вот как выглядела Земля 120 миллионов лет назад, в меловой период, когда, вероятно, начались процессы, приведшие к формированию IOGL. Изображение: Merikanto |
Тектонические плиты, фрагменты этой плиты, были вдавлены в мантию Земли, вытеснив материал в «Африканском сгустке», огромном пузыре магмы примерно в 1000 км под Восточной Африкой. Примерно 20 миллионов лет назад это более легкое вещество поднялось в виде плюмов к поверхности, что привело к образованию большой области материала с низкой плотностью под IOGL, что объясняет, почему гравитация там слабее, чем в других местах.
Помимо того, что понимание причины IOGL помогает нам узнать больше о внутренней структуре и динамике Земли, оно также важно для улучшения наших моделей гравитационного поля Земли и геоида, которые используются для различных приложений, таких как навигация, геодезия и океанография. Но хотя исследователи смогли оценить возраст минимума геоида, трудно сказать, когда он может сместиться или исчезнуть.