Проведені дослідження виявили лише кілька законів переміщення літосферних плит
Земля знаходиться в постійному русі. Вона обертається навколо своєї осі, обертається навколо Сонця. Постійно рухаються і її частини, виходячи із земних надр на поверхню і змінюючи обличчя планети.
Протягом мільярдів років Земля постійно трансформувалася. Величезні маси піднімалися з її глибин, переміщалися по поверхні і знову йшли назад на глибину. Вчені назвали цей процес тектоникой плит.
Ми не відчуваємо ці зміни. Тим не менш, вони мають величезний вплив на навколишній світ. Переміщення літосферних плит може викликати зміну клімату, землетрусу чи виверження вулканів; воно навіть може змінити вигляд цілого континенту. Але вчені все ще не знають всіх деталей того, як змінюється поверхню Землі.
Проведені дослідження виявили лише кілька законів переміщення літосферних плит. Зокрема, вчені з'ясували, що роль «шару желе», що допомагає плитам ковзати, виконує розплавлений камінь. Також були знайдені докази того, що тектоніка плит змінювала зовнішність нашої планети протягом більш 2,5 мільярда років.
Земля, зварена «круто»
Слово «тектоніка» походить від грецького слова «будувати». Тектонічні плити - це величезні переміщаються пласти земної поверхні, які разом утворюють верхній шар планети. Деякі з них тягнуться на кілометри. Вважається, що земну поверхню покривають 12 величезних літосферних плит.
Тектонічні плити переміщаються в розломі Сан-Андреас, який проходить через більшу частину Західної Каліфорнії. Фото з сайту wikimedia.org
Будова Землі можна порівняти зі структурою круто звареного яйця. Плити літосфери в цьому порівнянні виконують функцію шкаралупи. Плити «дуже тверді», як зазначає геолог з Інституту океанографії Скріппса Самер Наїф.
Плити літосфери щодо тонкі - приблизно 80 кілометрів товщиною. Вони постійно переміщаються по верхньому шару земної мантії. У нашому порівнянні мантія буде виконувати функцію звареного яєчного білка. Її температура варіюється від 1000 до 3700 градусів Цельсія.
«Високий тиск всередині мантії дозволяє каменю залишатися твердим, хоча він дуже гарячий», - пояснює геофізик з Гавайського університету в Маноа Клінт Конрад.
Ядро, що розташоване всередині мантії, володіє ще більш високими щільністю і температурою. Воно нагадує жовток круто звареного яйця. Зовнішня оболонка ядра рідка, а центр його полягає в основному з твердого заліза.
Нутрощі нашої Землі постійно переміщаються. Як зазначає геолог Марк Бен з Океанографічного інституту в Массачусетсі, так відбувається, тому що речовини, що володіють більш високою температурою, мають більш низьку щільність. Тому гарячі речовини з внутрішньої частини Землі піднімаються вгору, досягають земної поверхні, охолоджуються і знову повертаються на глибину. Вчені назвали процес мимовільного руху речовин з різною температурою конвекцією, а процес сходження розплавленого каменю з глибин мантії до поверхні Землі - апвелінгу. Апвелінг служить джерелом речовини, що утворює плити літосфери.
Вчені готуються спускати скануючий обладнання на дно Тихого океану в місцевості, де одна пластина проходить під інший. Фото з сайту usgs.gov
З плином часу охолоджена зовнішня частина земної кори стає товщі і важче. Через мільйони років найстаріші і холодні її частини почнуть занурюватися назад в мантію. Цей процес відбувається на відстані сотень або навіть тисяч кілометрів від району апвеллинга. Занурення холодного і важкого краю плит літосфери змушує протилежний її край, що розташовується ближче до джерела апвеллинга і, відповідно, більш теплий, піднятися, що, в свою чергу, дозволяє вийти з глибин Землі більшій кількості розплавленого каменю.
Геофізик Керрі Кей з Інституту океанографії Скріппса зазначає, що середня швидкість руху плит становить приблизно 2,5 сантиметра на рік. За мільйони років, однак, пройдене плитами відстань стає помітним.
Сьогодні ми знаємо, що поверхня Землі сильно змінилася. Приблизно 250 мільйонів років тому на нашій планеті був тільки один гігантський материк - Пангея. За 50 мільйонів років Пангея розділилася на два континенти - Лавразию і Гондвану. Плити літосфери Землі продовжували свій рух і в результаті утворилися материки сучасних обрисів.
Вода заповнює східноафриканської зону розломів. Фото з сайту usgs.gov
Хімічна сигнатура як відбитки пальців
Геохімік з університету Бостона в Массачусетсі Рита Кабрал зі своєю командою вчених виявила унікальну хімічну сигнатуру в сірковмісних зразках гірських порід манго - одного з островів Кука в південній частині Тихого океану.
В даному випадку сигнатура показала, що сірка острова піддалася хімічної дії на початку історії Землі. Вчені прийшли до висновку, що наявність цього типу сірки в молодому вулканічному острові є першим прямим доказом того, що цикл звернення кори існує. Як говорить Кабрал, знахідка також служить підтвердженням того, що даний цикл «почався більше 2,5 мільярда років назад».
Наслідки переміщення літосферних плит колосальні для нашого світу. При зіткненні один з одним плити можуть розчавити один одного, і на місці зіткнення формуються гори. Таким способом утворилися Гімалаї в Азії. Якщо одна плита щільніше і важче, вона буквально прослизне по краю поверхні іншої; в результаті на поверхні планети можуть з'явитися як гірські ланцюги, так і вулкани. В результаті такого ковзання утворилися Каскадні гори в Америці, вулкани Сент-Хеленс і Маунт-Рейнір. І, природно, зіткнення плит супроводжують землетрусу.
Вулкани та землетруси призводять до масштабних руйнувань. Чим більше вчені дізнаються про тектоніку плит, тим краще можуть зрозуміти ці явища. Якби вчені знали про час катаклізмів, вони змогли б попередити людські втрати і наноситься стихійними лихами матеріальні збитки.
Перед ученим світом стоїть багато питань. Які процеси відбуваються з литосферной плитою після її занурення в мантію? Наскільки великий виявлений шар розплавленого каменю? Простягається він під всієї тектонічної плитою?
«Ми не знаємо відповідей», - говорить Керрі Кей. Але він і інші вчені мають намір знайти їх: «Ми хочемо скласти всю мозаїку».