Под Землей скрыты две огромные аномалии размером с континент. Как их объясняет наука⁠⁠

Из школьной географии мы знаем о современном устройстве Земли, что у нее есть слои: кора, мантия, ядро.

А вот у самого дна мантии, почти у раскалённого ядра, лежат две громадины размером с материк. Ведут себя необычно и могут быть виновниками самых массовых вымираний в истории планеты.

До них нельзя добраться, и мы до сих пор не знаем, что это такое. Древний мусор Земли? Кладбище утонувших плит? Или остатки другой планеты, которая однажды врезалась в нас и подарила Луну?

Как их нашли

В 1970-х сейсмологи стали замечать странность: волны от мощных землетрясений, проходя сквозь планету, вели себя по-разному.

Под Африкой и Тихим океаном они резко замедлялись — как будто проходили через область более горячего и химически иного вещества.

В 1984 году американские геофизики Адам Дзевонски и Брэдфорд Хагер создали одну из первых объёмных карт земной мантии.

Принцип — как у медицинской томографии: вместо рентгена волны от тысяч землетрясений, записанные станциями по всему миру. На этих картах чётко проступили два аномальных пятна — зоны, где волны идут необычно медленно. На томографических картах такие области принято красить в красный.

Учёные дали им официальное название — LLSVPs (Large Low-Shear-Velocity Provinces), и неофициальные имена: Тузо — под Африкой, Джейсон — под Тихим океаном. В честь геологов Джона Тузо Уилсона и Джейсона Моргана — основателей теории тектоники плит.

Масштаб этих структур трудно уложить в голове. Каждая поднимается над ядром почти на тысячу километров — это не горы, а целые материки в подвале планеты. Вместе они занимают до 9% объёма мантии.

По моделям, они горячее окружающей мантии на сотни градусов. Но при этом, вероятно, плотнее — возможно, из-за повышенного содержания железа

Именно поэтому они не всплывают, как обычный горячий плюм, а сидят у дна мантии. И выглядят удивительно долговечными: на масштабах сотен миллионов лет их края служат, по всей видимости, устойчивыми зонами, откуда рождаются мантийные плюмы.

А вот что именно они такое — здесь наука пока не даёт окончательного ответа.

Горячо, но всплывать не спешит

Горячее легче, лёгкое должно всплывать. Выходит, перед нами два гигантских пузыря, рвущихся вверх?

Не сходится.

У этих глыб неожиданно резкие границы. Будь дело только в температуре, края расплывались бы плавно, как заварка в стакане. А они очерчены чётко — будто вещество внутри просто другое, иного химического состава. Добавь сюда ещё одну деталь: по тому, как Земля поддаётся притяжению Луны (есть и такой способ взвесить недра), нижняя часть структур чуть плотнее окружающей мантии.

Но если они держатся миллиарды лет — откуда взялись? Тут наука честно разводит руками. Остаются только гипотезы.

У науки три подозреваемых

Когда Земля была молодой. Версия первая — домашняя. Это древнее первичное вещество, осколок той самой молодой Земли, которая ещё не успела перемешаться. Мантия за миллиарды лет неспешно ворочается и усредняется, как тесто в огромной квашне, но у самого дна могли уцелеть карманы изначального материала, не тронутые этой великой стиркой.

Кладбище плит. Океаническое дно миллионы лет уходит в зонах субдукции вниз, в мантию: старая холодная кора тонет, потому что плотнее. За всю историю планеты этого утонувшего вещества накопилось столько, что у границы ядра оно могло сбиться в две огромные свалки. Многие геологи ставят как раз на эту версию — невыносимо буднично, зато сходится и по химии, и по физике.

Гость из космоса. И версия третья, из-за которой про эти аномалии заговорили за пределами научных журналов. Самая дерзкая.

А спор, если очистить его от деталей, сводится к простому вопросу: это мусор самой Земли — или гость извне?

Так как эта гипотеза на данный момент самая популярная и объясняет явление лучше всего - разберу ее подробнее в отдельной главе.

Планета Тейя

Отмотаем четыре с половиной миллиарда лет назад. Молодая Земля, ещё толком не остывшая. И в неё на полном ходу врезается протопланета размером с Марс — её прозвали Тейей. Удар чудовищный: выброшенное вещество разлетается по орбите и собирается в Луну - это сейчас и есть основная гипотеза происхождения нашего спутника.

Но других явных следов столкновения Земли с планетой Тейя не видно. А что, если Тейя никуда не делась — просто провалилась поглубже?

В 2023 году в журнале Nature вышла работа геофизика Цяня Юаня и коллег: авторы предложили именно такой сценарий и показали, что он согласуется с данными о размере Луны и свойствами глубинных аномалий.

Юань сидел на семинаре по формированию планет, где докладчик обронил две вещи: Луна неожиданно богата железом, а следов Тейи нигде нет. У Юаня щёлкнуло. Если мантия Тейи была тяжёлой, насыщенной железом, она могла после удара уйти в недра молодой Земли, опуститься к самому ядру — и осесть там навсегда.

Модели его команды показали, что сценарий работает. В расчётах к самому дну проваливается вещество массой около двух процентов всей Земли, и оно на два-три с половиной процента плотнее окружающей породы — ровно из-за железа. Цифры подозрительно похожи на то, что мы видим у Тузо и Джейсона.

Заманчиво поставить точку: вот они, обломки погибшего мира, у нас под ногами. Но честный учёный точку тут не поставит.

Гипотеза о Тейе — самая яркая из трёх, но далеко не победившая. И всё же одна улика заслуживает отдельного разговора. Прилетает она с самой неожиданной стороны — из жерла вулкана.

Улика в гавайской лаве

В лаве Гавайев, Исландии и островов Самоа геохимики находят странность. Там необычно много гелия-3 относительно гелия-4.

Почему это важно? Гелий-3 — первичный изотоп, захваченный Землёй ещё из газопылевого облака, из которого слепилась Солнечная система. На поверхности его почти не осталось: лёгкий газ давно улетучился в космос. И если он всё-таки прорывается наружу с лавой, вывод один — эта лава поднялась из глубокого и древнего хранилища, которое миллиарды лет ни с чем толком не перемешивалось

То есть где-то внизу и впрямь сидят «капсулы времени» — нетронутые карманы древнего вещества. А лава, несущая этот гелий, часто приходит из плюмов, которые связывают с краями LLSVP.

B у этих глыб есть выход наружу — и выход не самый дружелюбный.

Самое горячее — по краям

Если Тузо и Джейсон — это «континенты» внизу мантии, то самая бурная жизнь у них не в центре, а по краям. Там, по многим моделям, легче рождаются плюмы — горячие струи, которые медленно, за десятки миллионов лет, пробиваются вверх и выходят наружу вулканами. Эти кромки даже получили имя: зоны генерации плюмов.

И связь не умозрительная. Возьми крупнейшие вулканические провинции прошлого, горячие точки и кимберлитовые трубки, верни их мысленно на места, где они извергались миллионы лет назад, — больше девяноста процентов лягут аккурат над краями этих двух глыб. Картина держится на сотни миллионов лет вглубь. Совпадением такое уже не объяснить.

И в истории нашей планеты была одна страшная катастрофа, которая может быть связана с этими

252 миллиона лет назад случилось Пермско-триасовое вымирание — самая страшная катастрофа в истории жизни.

Океаны почти опустели: по разным оценкам, исчезло от восьмидесяти до девяноста процентов морских видов. Сгинула и львиная доля наземных. Жизнь прошла буквально по краю.

Спусковым крючком, похоже, стал грандиозный вулканизм. Тогда над одной из «горячих кромок» оказалась нынешняя Сибирь — и излилась Сибирскими траппами, магматической провинцией объёмом в миллионы кубических километров. В атмосферу полетели углекислый газ и метан, океан задохнулся, климат сорвало с петель.

Глыба у ядра плюнула плюмом — и стёрла почти всё живое. В реконструкциях Турсвика, Бёрка и коллег многие древние извержения ложатся на края LLSVP.

Это живая, ещё не закрытая страница прямо у нас под ногами — и редкому поколению выпадает смотреть в неё первым.

Мы привыкли считать Землю родным домом: твёрдым, понятным, давно изученным. Но под этим домом, у самого раскалённого фундамента, лежат две тайны размером с материк.

Может быть, это древняя память самой Земли. Может быть — след другой планеты. А может, напоминание, что мир под ногами не менее космический, чем небо над головой.