Верхняя мантия Земли демонстрирует глубочайшие последствия деятельности человека

Поскольку Аральское море было осушено в результате орошения и высохло, потеря массы на поверхности привела к подъему верхней мантии Земли, поднимая опустевшее морское дно в среднем на 7 миллиметров в год

Нерациональное орошение и засуха с 1960-х годов истощили почти все запасы воды в Аральском море, вызвав изменения, которые распространились вплоть до верхней мантии Земли, слоя под земной корой. Это, вероятно, самый глубокий зафиксированный пример человеческой деятельности, изменяющей твердую внутреннюю часть Земли.

“Сделать что-то, что могло бы повлиять на [верхнюю мантию], - это что-то вроде вау”, - говорит Сильвен Барбо из Университета Южной Калифорнии. «Это показывает, насколько мы сильны в изменении окружающей среды».
Аральское море в Центральной Азии когда-то было одним из крупнейших водоемов в мире, занимая площадь почти 70 000 квадратных километров. Но советские ирригационные программы, начавшиеся в 1960-х годах, а также более поздние засухи осушили море. К 2018 году оно сократилось почти на 90 процентов и потеряло около 1000 кубических километров воды.

Ван Тэн из Пекинского университета в Китае заинтересовался Аральским морем после прочтения книги о последствиях этой экологической катастрофы на поверхности Земли. «Я понял, что такое огромное изменение массы вызовет реакцию глубин Земли», — говорит он.

Он и его коллеги, включая Барбота, использовали спутниковые измерения для отслеживания тонких изменений в высоте опустевшего моря в период с 2016 по 2020 год. Хотя большая часть морской воды исчезла десятилетия назад, они обнаружили, что подъем продолжается, и поверхность поднимается в среднем примерно на 7 миллиметров в год.
Затем они использовали модель коры и мантии под Аральским морем, чтобы проверить, какие изменения глубоко внизу могут привести к этой наблюдаемой модели подъема. «Мы обнаружили, что наблюдения полностью совместимы с глубокой реакцией на это изменение», — говорит Барбо.

Согласно их модели, когда масса воды была удалена, более мелкая кора сначала отреагировала на это, разогнувшись. Это вызвало реакцию на глубине до 190 километров под поверхностью, поскольку вязкие породы в верхней мантии заполнили пустоту. «Разгибание создает пространство, и породы хотят в него влиться», — говорит Барбо. Эта отсроченная реакция в горячей, слабой области мантии, называемой астеносферой, является причиной того, что подъем продолжается даже спустя десятилетия после удаления воды, говорит он.

Известно, что отскок в верхней мантии происходит после других крупных изменений массы на поверхности, таких как наступление и отступление ледников, говорит Роланд Бюргманн из Калифорнийского университета в Беркли. Но реакция на осушение Аральского моря вполне может быть самым глубоким примером антропогенного изменения твердой Земли, говорит он.

Другие изменения, вызванные людьми, такие как заполнение крупных водохранилищ или откачка грунтовых вод, также вызвали отскок, говорит Манучехр Ширзаи из Virginia Tech. Но широкий диапазон Аральского моря означает, что последствия его опустошения, вероятно, будут глубже, говорит он.
Помимо иллюстрации масштабов человеческой деятельности, подъем под Аральским морем дает необычную возможность оценить небольшие различия в вязкости мантии, особенно там, где она лежит под внутренней частью континента, говорит Бюргманн. «Знание того, как ведет себя этот слой прямо под континентами, действительно важно для людей, которые пытаются понять тектонику плит».