В Индийском океане есть гравитационная дыра. Откуда?

В Индийском океане есть «гравитационная дыра» — место, где гравитационное притяжение Земли слабее, ее масса ниже нормы, а уровень моря падает более чем на 328 футов (100 метров).

Эта аномалия долгое время озадачивала геологов, но теперь исследователи из Индийского института науки в Бангалоре, Индия, нашли то, что они считают правдоподобным объяснением ее образования: 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.

Исчезающий океан

Люди привыкли думать о Земле как об идеальной сфере, но это далеко не так.

«Земля — это, по сути, комковатая картофелина», — сказал соавтор исследования Аттри Гош, геофизик и доцент Центра наук о Земле Индийского института науки. «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, добавил 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 очень по-разному в зависимости от того, как внизу много массы, — 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 1,2 миллиона квадратных миль (1,2 миллиона квадратных миль). 3 миллиона квадратных километров). Аномалия была обнаружена голландским геофизиком Феликсом Андрисом Венингом Мейнесом 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», — сказал Гош.

Чтобы найти потенциальный ответ, Гош и ее коллеги использовали компьютерные модели, чтобы перевести часы на 140 миллионов лет назад, чтобы увидеть общую геологическую картину. «У нас есть некоторая информация и некоторая уверенность в том, как тогда выглядела Земля », — сказала она. «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 земной корой. . В шести сценариях образовалась впадина геоида, подобная той, что в Индийском океане.

Отличительным фактором во всех шести из этих моделей было наличие шлейфов магмы вокруг низины геоида, которые, как считается, наряду со структурой мантии в окрестностях ответственны за формирование «гравитационной дыры», объяснил Гош. Моделирование проводилось с разными параметрами плотности магмы, и в тех, в которых плюмы отсутствовали, впадина не формировалась.

По словам Гоша , 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 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.

Будущее геоидного минимума

По подсчетам ученых, впадина геоида образовалась около 20 миллионов лет назад. Трудно сказать, исчезнет ли оно когда-нибудь или исчезнет.

«Все зависит от того, как перемещаются эти массовые аномалии на Земле», — сказал Гош. «Возможно, это сохраняется в течение очень долгого времени. Но также может случиться так, что движения платформ заставят его исчезнуть — 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». Дэвис не участвовал в исследовании.

Доктор Алессандро Форте, профессор геологии в Университете Флориды в Гейнсвилле, который также не участвовал в исследовании, считает, что есть веская причина для проведения компьютерного моделирования для определения происхождения геоидной впадины в Индийском океане, и что это исследование является улучшением по сравнению с предыдущими. Прошлые исследования моделировали только спуск холодного материала через мантию, а не включали также горячие восходящие мантийные шлейфы.

Однако Форте сказал, что 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 половину Индийского субконтинента в это время 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 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 их численного соответствия (в исследовании). Это несоответствие предполагает, что в компьютерном моделировании могут быть некоторые недостатки».

Гош сказал, 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».

Для того, чтобы быть в курсе новостей в сфере науки, подписывайтесь на наш Telegram-канал.