Неравномерное тепло. Анализ древней горной породы выявил аномалию в недрах Земли
Геологи обнаружили в Папуа-Новой Гвинее уникальную породу, опустившуюся на глубину более 90 километров 4,4 миллиона лет назад. Температурные метки в структуре камня противоречат современным расчетам и показывают сложный механизм нагрева недр.
Австралийские и немецкие ученые из Университета Кертина и Геттингенского университета исследовали уникальный фрагмент горной породы, найденный на острове Гуденаф в восточной части Папуа-Новой Гвинеи. Образец относится к эклогитам — породам, формируемым под действием сверхвысокого давления. Анализ показал, что примерно 4,4 миллиона лет назад эта порода была затянута в глубоководную зону субдукции на грани тектонических плит и опустилась на глубину более 90 км под поверхность Земли.
Процесс субдукции обычно предусматривает перемещение относительно холодных фрагментов континентальной или океанической коры вниз — в горячую среду мантии с высоким давлением. Научные модели подразумевают, что погружаемая порода прогревается равномерно и постепенно по мере роста глубины. Однако обнаруженный эклогит продемонстрировал принципиально другой, двойной температурный режим, удививший исследователей.
Благодаря наличию в составе камня минерала коэсита (образующегося исключительно при колоссальном давлении на большой глубине) и циркона (который позволяет датировать события), геологи установили точную хронологию и термическую историю погружения. Выяснилось, что уже на глубине около 45 км порода разогрелась до аномально высокой температуры — примерно 700 °C, что существенно превышает прогнозы любых стандартных моделей для таких уровней.
Однако самым неожиданным оказалось то, что происходило дальше. При дальнейшем погружении породы с глубины 45 километров до более 90 километров ее температура выросла всего на 100 °C. То есть на нижнем этапе пути камень оказался в среде, которая была значительно холоднее, чем ожидалось для подобных глубин.
Ученые выдвигают два основных объяснения этой аномалии. Во-первых, интенсивное трение на начальном этапе соприкосновения тектонических плит могли выделять огромное количество дополнительного тепла на относительно небольшой глубине. Во-вторых, геологическая система субдукции тогда могла быть слишком «молодой» и еще не успела остыть до расчетных показателей.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Geoscience, подтверждают, что температурная структура зон столкновения плит значительно сложнее и динамичнее, чем считалось ранее. Это открытие помогает ученым точнее воспроизвести экстремальные процессы, происходящие в недрах Земли и формирующие облик нашей планеты в течение миллионов лет.