18 лет назад, к огромному удивлению ученых, в гравитации Земли внезапно произошел сильный сбой

Много лет назад орбитальные обсерватории стали фиксировать странные гравитационные импульсы. Они были реальны, исходили с нашей планеты, но их источник оставался тайной. Ученые знали, что где-то в теле Земли происходит перераспределение колоссальных масс, но где именно, было тайной. Что касается разгадки, она оказалась невероятно поразительной.

Скачки гравитации

С 2003 по 2015 год на орбите работала уникальная миссия GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment). Это был совместный проект NASA и Немецкого аэрокосмического центра (DLR). Два спутника летели друг за другом и выполняли на первый взгляд нелепую работу — измеряли расстояние между собой с микроскопической точностью.

Зачем? Все было до гениальности просто. Например, ведущий спутник пролетает над подводной горой или плотным геологическим пластом. Масса в этой точке больше, гравитация сильнее — и спутник, как машина, скатившаяся с горки, слегка ускоряется, увеличивая дистанцию до своего напарника. Если же впереди область с пониженной гравитацией, например, глубокий океанический желоб, ведущий спутник замедляется.

Так, шаг за шагом, пиксель за пикселем, тандем спутников составлял точнейшие гравитационные карты всей планеты. Именно на них ученые и начали замечать аномалии — области, где гравитация была то аномально сильной, то подозрительно слабой. Практически каждому случаю исследователи находили свое, хотя и сложное, объяснение.



Но вот одна аномалия категорически не хотела вписываться ни в одну из имеющихся теорий. Она была гигантской, стойкой и совершенно необъяснимой.

Впервые существование этой аномалии зафиксировали в 2006 году. В 2007 году она достигла пика и продолжала водить ученых за нос еще год с лишним, раскинувшись на целых 7000 километров в восточной части Атлантического океана. Это было все равно что найти на карте мира материк-призрак, который то появляется, то исчезает.

След уходит вглубь

Расследование этого гравитационного детектива возглавила Шарлотта Гурантон из университета Париж-Сите. Изучив данные GRACE, научная команда пришла к выводу, что версии, связанные с поверхностью (течения, таяние льдов), абсолютно не выдерживали критики. Интенсивность аномалии была такова, что ее не могли объяснить даже огромные массы океанской воды. След вел глубже. Гораздо глубже.


— говорится в исследовании, опубликованном в журнале Geophysical Research Letters.

Это открытие переворачивает с ног на голову большинство современных научных теорий о строении Земли. Источник загадочного сигнала находился не на поверхности, и даже не в земной коре, а у самой границы между мантией и ядром — в загадочной области, которую ученые называют ГЯМ (граница ядра и мантии). Это место, где заканчивается каменная мантия и начинается бурлящее металлическое ядро. Температуры здесь достигают тысяч градусов, а давление сравнимо с давлением в центре некоторых планет. Это настоящая термоядерная преисподняя нашей планеты.



Но что могло происходить там, в этом аду, чтобы вызвать столь мощные и быстрые изменения гравитационного поля? У ученых, наконец-то, появился главный подозреваемый.

Метаморфозы в «аду»

Внимание! А теперь настало время познакомиться с уникальным минералом. С одной стороны, бриджманит является самым распространенным минералом на планете. Из него состоит по меньшей мере половина объема нижней мантии нашей планеты.
Но с другой стороны, добыть его невозможно, так как он залегает невероятно глубоко. Сами ученые сумели изучить бриджманит как следует лишь после того, как он был обнаружен в одном из метеоритов.



Итак, бриджманит стал центральной фигурой этого гравитационного детектива. Оказывается, при определенных, экстремальных условиях температуры и давления на границе ядра и мантии, этот минерал претерпевает фазовый переход. Он превращается в другой минерал — постперовскит.

Ключевое различие между ними — плотность. Постперовскит значительно менее плотен, чем бриджманит. Представьте себе лед, плавающий в воде: менее плотное вещество всплывает. Нечто похожее, хотя и в масштабах целых континентов и со скоростью, растянутой на годы, происходит в глубинах мантии.

Огромные объемы породы меняют свою плотность, начинают медленное, но мощное движение. Это и есть то самое «быстрое перераспределение массы», о котором пишут ученые. Колоссальные массы глубинного вещества приходят в движение, и их танец рождает тот самый гравитационный сигнал, который смогли уловить спутники за сотни километров от Земли.

Открытие Гурантон и ее команды — это не конец истории, а лишь пролог к новому, еще более захватывающему расследованию. Оказалось, гравитационные аномалии, достаточно сильные, чтобы их можно было обнаружить из космоса, рождаются в самых что ни на есть глубинных «подвалах» нашей планеты, сразу за пределами ее ядра.

Что это значит для нас? Движения в жидком металлическом ядре ответственны за магнитное поле Земли — наш щит от смертоносной солнечной радиации. Если процессы на границе ядра и мантии способны влиять на эту динамику, значит, глубинные метаморфозы бриджманита могут в буквальном смысле управлять нашим планетарным щитом.

Земля приоткрыла одну свою тайну, но за ней, несомненно, скрываются многие другие.