Мистерията на „гравитационната дупка“ в Индийския океан най-накрая е разгадана

Сателитът GOCE на Европейската космическа агенция към края на 2011 година събра достатъчно данни, за да бъде съставен подробен образ на геоида на нашата планета, който е показан на първото изображение. Различните цветове показват отклоненията във височината в рамките на плюс/минус 100 метра от идеалния геоид. Със син цвят са обозначени по-ниските стойности, а с жълт и червен цвят – по-високите. Съвсем ясно се вижда Индийската гравитационна низина, наричана още „гравитационна дупка“, която има тъмно син цвят и отдавана не дава покой на учените и изследователите.

От космоса Земята изглежда като идеална сфера с красив синьозелен цвят, но всъщност нейната форма не е идеално кълбо. Гравитацията е пропорционална на масата и гравитационното поле на планетата зависи от разпределението на масата в нея – това е основата на представената наскоро нова научна работа.

Дълго време геоидният слой на Индийския океан (The Indian Ocean Geoid Low – IOGL) представляваше предизвикателство за геофизиците. Скорошно проучване показа, че тази аномалия е резултат от мантийни шлейфове и движения на тектоничните плочи. Това откритие може да подобри разбирането ни за динамиката на земната мантия и колебанията на морското равнище.

Въпреки обширните ни познания за повърхността на Земята, нейната вътрешност остава до голяма степен непозната. Успяхме да изпратим космически апарати до най-отдалечените кътчета на нашата галактика, но все още не съществува технология за пряко изучаване на земната кора, дори на дълбочина само 35 км. В резултат на това разбирането на това, което се случва дълбоко в нашата планета, особено в нейните ядро и мантия, разчита на косвени методи на изследване.

В сърцето на Индийския океан е скрита една от тайните на земните дълбини. Геоидна аномалия, която от средата на 20-ти век е известна като Геоиден минимум на Индийския океан (IOGL), на някои места Геоидна низина в Индийския океан. Благодарение на напредъка в технологиите за измерване и моделиране, разбирането ни за причината и механизмите на нейното възникване се задълбочи, разпалвайки дебати сред учените.

Проучване от 2017 г. показа, че той е свързан с аномалии с ниска плътност в горната и средната мантия. Те вероятно са причинени от горещи изхвърляния от африканския суперплум, който се движи на изток и завършва точно под IOGL.

Екип учени от Индийския научен институт (IISc) и Изследователския институт по геонауки GFZ в Германия наскоро изясниха тази теория. Те показаха, че аномалията е причинена от мантийни шлейфове и тектонични плочи. Изследването им е публикувано в списание Geophysical Research Letters.

Мистерията на геоидната аномалия в Индийския океан

Геоидът на Земята е въображаема повърхност, която представлява средното морско равнище в целия свят, като се отчитат разликите в гравитацията. Тя се определя от посоката на гравитацията и съответства на формата, която океанът би придобил при липса на морски течения, приливи и отливи, течения и ветрове. Тази повърхност не е идеално сферична и има неравности, дължащи се на неравномерното разпределение на масата в Земята.

Всъщност аномалията на геоида на Индийския океан е отрицателна, което означава, че той е под морското равнище. Тя се определя от вътрешното разпределение на масата в земната мантия и следователно е резултат от дефицит на маса в земната мантия под Индийския океан. Както бе споменато по-рано, за обяснението на тази аномалия са представени няколко теории: от некомпенсирана кора до деформация на ядрото и мантията, през плочи с по-ниска мантия и горещи нискоскоростни аномалии на голяма дълбочина.

Сложният танц на плумовете и тектоничните плочи

Изследователите използват времево зависими модели на глобалната мантийна конвекция от креда, за да моделират произхода на IOGL. Те показаха, че потънали тектонски плочи (свързани с древния океан Тетис) са нарушили област с ниска скорост на приплъзване в Африка.

Това е довело до образуването на шлейфове – колони от горещи скали, издигащи се през мантията под Индийския океан. Образувалите се по краищата на региона с ниска скорост на приплъзване в Африка шлейфове влияят върху регионалния геоид в Индийския океан, което води до тази отрицателна геоидна аномалия. По този начин движението на тези тектонични плочи и образуването на плумове са определящите фактори за формирането на IOGL.

Към по-добро разбиране на нашата планета

Разбирането на явления като IOGL е от съществено значение за опознаването на Земята. То ни помага да разберем как вътрешните процеси, като например конвекцията на мантията и движението на тектоничните плочи, могат да се отразят на формата на планетата.

То може да помогне да се обяснят и други геоидални аномалии, наблюдавани на други планети, което ни позволява да разберем вътрешната динамика на тези небесни тела. По този начин моделите на времево зависимата глобална конвекция на мантията са ценен инструмент за изучаване еволюцията на Земята и другите планети.

Нещо повече, това откритие може да окаже значително влияние върху разбирането ни за промените в морското равнище. В края на краищата геоидалните аномалии, променяйки глобалното разпределение на земната маса, биха могли да повлияят на разпределението на океанската вода в планетарен мащаб.

Решаването на загадката IOGL е стъпка напред, но също така повдига нови въпроси. Как са се развили тези вътрешни земни процеси с течение на времето? Какво влияние са оказали те върху еволюцията на земната повърхност? За решаването на тези въпроси ще са необходими допълнителни изследвания.