Горната мантия на Земята: състав, температура, интересни факти

Земната мантия е част от геосферата, разположена между кората и ядрото. Тя съдържа голяма част от общата материя на планетата. Изучаването на мантията е важно не само от гледна точка на разбирането на вътрешната структура на Земята. Тя може да хвърли светлина върху образуването на планетата, да даде достъп до редки съединения и скали, да помогне за разбирането на механизма на земетресенията и движения на литосферни плочи.

Структурата на Земята: мантия, ядро ​​и кортекс

Според съвременните концепции, вътрешната структура на нашата планета е разделена на няколко слоя. Горната част е кората, а след това мантата и сърцевината на Земята. Кората е твърда черупка, разделена на океански и континентален. Земната мантия е отделена от така наречената граница на Мохорович (наречена след хърватския сеизмолог, която е установила своето местоположение), която се характеризира с рязко увеличаване на скоростите на надлъжните сеизмични вълни.

Мантата е около 67% от масата на планетата. Според съвременните данни тя може да бъде разделена на два слоя: горна и долна. В първата се разграничава слой Golitsyn или средната мантия, което е преходната зона от горната към долната. По принцип мантата се простира до дълбочина от 30 до 2900 км.

Ядрото на планетата, според съвременните учени, се състои основно от железни-никелови сплави. Тя също е разделена на две части. Вътрешната сърцевина е твърда, радиусът й е изчислен на 1300 км. Външната - течност, има радиус от 2200 км. Между тези части се отличава преходна зона.

литосфера

Кората и горната мантия на Земята са обединени от понятието "литосфера". Тя е твърда черупка със стабилни и подвижни зони. Твърдата черупка на планетата се състои от литосферни плочи, които се предполага, че се движат по астеносферата - доста пластмасов слой, вероятно вискозна и силно нагрята течност. Тя е част от горната мантия. Трябва да се отбележи, че съществуването на астеносферата като непрекъсната вискозна обвивка не се потвърждава от сеизмологичните изследвания. Проучването на структурата на планетата дава възможност да се разграничат няколко подобни слоя, разположени вертикално. В хоризонталната посока астеносферата, очевидно, постоянно се прекъсва.

Методи за изучаване на мантията

Слоевете, разположени под кортекса, са недостъпни за проучване. Огромна дълбочина, постоянно повишаване на температурата и увеличаване на плътността са сериозен проблем за получаване на информация за състава на мантията и ядрото. Въпреки това, все още е възможно да си представим структурата на планетата. Геофизичните данни се превръщат в основни източници на информация при изучаването на мантията. Скоростта на разпространение на сеизмичните вълни, характеристиките на електрическата проводимост и гравитацията позволяват на учените да правят предположения за състава и другите характеристики на основните слоеве.

Освен това може да се получи известна информация от магматични скали и фрагменти от мантийни скали. Последните включват диаманти, които могат да разкажат много и за долната мантия. Мантовите скали също се намират в земната кора. Изучаването им помага да се разбере състава на мантията. Те обаче не заменят проби, получени директно от дълбоки слоеве, защото в резултат на различни процеси, които се появяват в кората, техният състав е различен от мантията.

Земната мантия: състав

Друг източник на информация за това какво е мантията е метеоритите. Според съвременните идеи, хондритите (най-често срещаната група метеорити на планетата) са близки в състава на мантията на Земята. Предполага се, че тя съдържа елементи, които са в твърдо състояние или са влезли в твърдо вещество по време на формирането на планетата. Те включват силиций, желязо, магнезий, кислород и някои други. В мантията те се сливат силициев диоксид, формират силикати. В горния слой се намират магнезиеви силикати, количеството на железния силикат се увеличава с дълбочина. В долната мантия тези съединения се разлагат на оксиди (SiO₂, MgO, FeO).

Особен интерес за учените са скалите, които не се срещат в земната кора. Предполага се, че има много такива съединения в мантията на галпидити, карбонатити и т.н.

групи

Нека да разгледаме по-подробно размера на слоевете на мантията. Според учените горните те заемат площ от около 30 до 400 километра от земната повърхност. Освен това има преходна зона, която продължава още 250 километра. Следващият слой е в долната част. Границата му е разположена на дълбочина около 2900 км и е в контакт с външната сърцевина на планетата.

Налягане и температура

С напредването във вътрешността на планетата температурата се повишава. Мантата на Земята е под влияние на изключително високо налягане. В зоната на астеносферата ефектът на температурата надвишава, така че тук веществото е в така нареченото аморфно или полу-стопено състояние. По-дълбоко под въздействието на натиск става трудно.

Проучвания на мантията и границата на Мохорович

Мантата на Земята не дава почивка на учените много дълго време. В лабораториите над скалите, вероятно включени в състава на горния и долния слой, се правят опити за разбиране на състава и характеристиките на мантията. По този начин японски учени са открили, че долният слой съдържа голямо количество силиций. Горната мантия съдържа водни резерви. Тя идва от земната кора и също прониква оттук на повърхността.

Особен интерес представлява повърхността на Мохорович, чиято природа не е напълно разбрана. Сеизмологичните изследвания показват, че на ниво 410 км под повърхността има метаморфна промяна в скалите (те стават по-гъсти), което се проявява в рязко увеличаване на скоростта на пренасяне на вълните. Предполага се, че базалтовите скали в района на границата на Мохорович се превръщат в еклогог. В този случай плътността на кожуха се увеличава с приблизително 30%. Съществува друга версия, според която причината за промяна на скоростта на сеизмичните вълни е промяната в състава на скалите.

Тикиу Хаккен

През 2005 г. в Япония е построен специално оборудван кораб Chikyu. Неговата мисия е да направи рекордна дълбока дупка в дъното на Тихия океан. Учените очакват да вземат проби от скали на горната мантия и границите на Мохорович, за да получат отговори на много въпроси, свързани със структурата на планетата. Проектът е планиран за 2020 г.

Трябва да се отбележи, че учените не просто са се обърнали към океанските дълбочини. Според изследването, дебелината на кората на дъното на моретата е много по-малка, отколкото на континентите. Разликата е значителна: под водния стълб в океана до магмата е необходимо в някои райони да се преодолеят само 5 км, а на сушата тази цифра се увеличава на 30 км.

Сега корабът вече работи: са получени проби от дълбоки въглищни шевове. Реализирането на основната цел на проекта ще даде възможност да се разбере как е разположена мантията на Земята, какви вещества и елементи съставляват нейната преходна зона, а също и да се определи долната граница на разпространението на живота на планетата.

Нашата идея за структура на Земята дотолкова, доколкото не е завършила. Причината за това - сложността на проникване в интериора. Техническият прогрес обаче не спира. Постиженията на науката показват, че в недалечното бъдеще ще знаем много повече за характеристиките на мантията.