Крупная гравитационная аномалия наблюдалась над восточной частью Атлантического океана около двух лет. Она достигла пика в январе 2007 года, в том самом месяце, когда Стив Джобс представил первый iPhone (хотя, конечно, связи между этими двумя событиями не было).
Исследователи недавно обнаружили этот сигнал, анализируя данные, собранные спутниками миссии GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) в период с 2003 по 2015 год. Гравитационная аномалия произошла примерно в то же время, что и геомагнитный «толчок» — внезапное изменение вариаций магнитного поля Земли.
Исследователи подозревают, что странная аномалия и «толчок» были вызваны ранее неизвестным геологическим процессом. Их выводы, опубликованные 28 августа в журнале Geophysical Research Letters, указывают на то, что изменение в минералах могло вызвать быстрое перераспределение массы в глубокой мантии, вблизи ядра, что и изменило магнитное поле Земли.
Соавтор исследования Миоара Мандеа — геофизик из Национального центра космических исследований (CNES) во Франции — рассказала Live Science, что сначала усомнилась в достоверности сигнала.
«Как это часто бывает в научных исследованиях, моей первоначальной реакцией были вопросы: является ли сигнал подлинным, как это можно проверить и как его следует интерпретировать? — написал Мандеа в электронном письме. — Хотя результат и его публикация, безусловно, были источником удовлетворения, главной мыслью было обдумывание следующих шагов и возможных последствий».
Спутники GRACE представляли собой пару идентичных космических аппаратов, работавших в рамках совместной миссии НАСА и Германского аэрокосмического центра (DLR). Ученые использовали эти спутники, которые работали с 2002 года до исчерпания топлива в 2017 году, для измерения вариаций гравитации Земли. Спутники двигались в тандеме (один за другим) вокруг Земли, а исследователи измеряли расстояние между двумя объектами, чтобы обнаружить любые изменения, произошедшие в результате вариаций гравитационной силы Земли.
Подобные гравитационные вариации часто вызваны изменениями в концентрации массы — больше масса означает большую гравитацию. Например, океанские течения перемещают массу в океане, что может привести к локальным изменениям в гравитационном поле Земли. В новом исследовании ученые проанализировали данные GRACE в поисках аномальных гравитационных сигналов, потенциально исходящих из недр Земли, а не от перемещений воды на поверхности или вблизи нее.
Согласно исследованию, сигнал представлял собой гравитационную аномалию, ориентированную с севера на юг и протянувшуюся примерно на 7000 километров — что близко к длине всего Африканского континента — и наблюдался с 2006 по 2008 год.
Исследователи все еще изучают глубокую мантию Земли и границу между каменистым слоем и жидким внешним ядром нашей планеты, но нижняя часть мантии в основном состоит из силиката магния (MgSiO3). Авторы исследования предположили, что перераспределение масс, которое они связали с сигналом, произошло в результате фазового перехода перовскита в пост-перовскит в этом нижнем слое мантии, в ходе которого структура силиката магния изменилась под давлением, сместив массу в недрах Земли.
Мандеа отметила, что главный посыл исследования заключается в том, что Земля сложна, и для понимания ее внутренних процессов требуются различные наборы данных и методы.
«Земля — это сложная система, которую необходимо изучать с использованием разнообразных наборов данных и взаимодополняющих методов анализа, — сказала Мандеа. — Эта синергия дает нам возможность раскрывать и лучше понимать скрытые процессы в глубоких недрах Земли».
Это открытие заставляет по-новому взглянуть на динамику нашей планеты. Фазовый переход минералов на такой глубине, способный вызвать столь масштабные и быстрые изменения, указывает на то, что граница между мантией и ядром является гораздо более активной и изменчивой зоной, чем считалось ранее. Ученые сравнивают этот процесс с «дыханием» Земли — медленными, но мощными пульсациями, которые в конечном итоге влияют на все, от магнитного поля, защищающего нас от космической радиации, до долгосрочных тектонических процессов.
Дальнейшие исследования в этой области могут привести к созданию более точных моделей, предсказывающих поведение магнитного поля, которое не только обуславливает работу компасов, но и защищает всю современную электронику и инфраструктуру. Таким образом, загадочный гравитационный сигнал, пойманный спутниками два десятилетия назад, может оказаться ключом к пониманию фундаментальных процессов, обеспечивающих стабильность жизни на нашей планете.
