Більшість кори нашої планети формується в таємничих глибинах океану, які людське око ніколи не бачить. На протязі 65 000 кілометрів (близько 40 400 миль) океанського дна система середньоокеанських хребтів позначає межі, де зустрічаються тектонічні плити Землі.

Там, на дні океану, далеко від сонячного світла, катастрофічні зрушення розривають океанське дно, заповнюючи відкриту рану магмою, яка потім охолоджується і затверджується, формуючи нову частину планетарної кори.

Більше двох третин шкіри Землі було народжено таким чином, і тепер, вперше, вчені змогли зафіксувати цей процес в дії.

«Ми не сподівалися зафіксувати таку масштабну подію, сподівалися хоча б виміряти поступове розтягування хребта (можливо, кілька сантиметрів), яке дозволяє накопичувати напругу між подіями, як навантажена пружина», - сказав морський геофізик Жан-Ів Ройє з Французького національного центру наукових досліджень.

«Натомість ми стали свідками події раз на сорок років і виміряли кілька метрів зсуву в обох напрямках!»

Ці надзвичайні спостереження описані в новій статті, опублікованій в Nature.

Оскільки тектонічні межі нижчі за відносно легкі, більш плавучі внутрішні частини тектонічних плит, більшість з них лежить під водою, яка покриває більшу частину поверхні Землі на глибинах, які є надзвичайно неприязними для людських досліджень.

Однак людська винахідливість не повинна бути недооцінена.

У лютому 2024 року Ройє та його колеги розгорнули обсерваторію з гідроакустики та геодезії поблизу острова Амстердам (експеримент OHA-GEODAMS) на Південно-Східному Індійському хребті між Австралією та Антарктидою.

Вони витратили роки на створення підводної обсерваторії, призначеної для фіксації одного з рідкісних, насильницьких епізодів, коли народжується нове дно океану.

Їхня мета була амбітною.

Розширення дна океану не є повільним, поступовим процесом. Натомість тектонічна напруга накопичується протягом десятиліть, перш ніж вивільнитися в рідкісних, насильницьких сплесках – дискретних епізодах, які дослідники називають «квантовими» подіями.

Команда побудувала обсерваторію, що складається з п'яти автономних гідрофонів, розташованих для моніторингу всього вулканічного плато Святого Павла-Амстердаму, сподіваючись зафіксувати один з цих катастрофічних епізодів.

Вони не були зовсім впевнені, чого очікувати – але потім, всього через кілька місяців, у квітні 2024 року, дно океану розкололося.

«Фортуна супроводжує сміливих», - сказав Ройє.

«Що сталося в ті 16 днів наприкінці квітня 2024 року, так це те, що вісь хребта зламалася і дозволила накопиченій магмі піднятися в океанічну кору.»

Величезні листоподібні вторгнення магми, відомі як дайки, прорвалися через кору менш ніж за дві години, вливши приблизно 150 мільйонів кубічних метрів (5,3 мільярда кубічних футів) магми в кору.

Коли дайки розширювалися, вони викликали землетруси, пробуджували давно сплячі зсуви – тріщини, де блоки земної кори можуть раптово зсуватися один від одного – і виснажували резервуар магми під хребтом.

«В результаті, дно океану над ним швидко обвалилося», - сказав Ройє.

Зрештою дайки досягли самого дна океану, дозволяючи лаві вивергатися на дно океану, продовжуючи виснажувати резервуар магми, що призвело до подальшого обвалення дна океану.

«В цілому, дно долини, що позначає вісь хребта, обвалилося на 4,2 метра (13,8 футів), зсуваючись на своїх межуючих зсувів», - сказав Ройє. «Це перший раз, коли квантова подія розширення дна океану, що включає як дайки, так і зсуви, спостерігається по годинах.»

Змогти зафіксувати таку рідкісну подію всього через кілька місяців після розгортання технології було лише початком сюрпризів.

«Ми не сподівалися зафіксувати таку масштабну подію.» – морський геофізик Жан-Ів Ройє

Розширення дна океану на середньоокеанських хребтах, як вважається, відбувається зі швидкістю близько 6,3 сантиметри (2,5 дюйма) на рік, якщо рух безперервний.

Це виверження стало ідеальним прикладом того, що розширення дна океану не є безперервним, а відбувається в гігантських ривках.

На піку хребет розривався зі швидкістю 5 сантиметрів на хвилину – майже в півмільйона разів швидше, ніж його довгострокове середнє.

«Виміряні горизонтальні зсуви (2 до 4 метрів) еквівалентні 30 до 60 років безперервного розширення зі швидкістю 6,3 сантиметри на рік, що дає уявлення про повторюваність цих квантових подій», - пояснив Ройє.

І дослідники нарешті змогли розв'язати давню загадку.

Вчені давно знали, як швидко тектонічні плити розходяться. Але в попередніх дослідженнях, коли вони підсумовували всі рухи, викликані зафіксованими землетрусами, цифри ніколи не збігалися. Просто не було достатньо активності землетрусів, щоб пояснити спостережувану швидкість розширення дна океану.

Ройє та його колеги знайшли відсутній рух. Хоча землетруси супроводжували цю подію, їх моделі показали, що зсуви насправді зсувалися набагато більше, ніж це показували самі землетруси.

Більшість руху події відбувалося безсейсмічно – без сильних сейсмічних хвиль.

Це означає, що ці спостереження надають основу, з якою тепер можна перевіряти сейсмічні дані, допомагаючи вченим краще зрозуміти, як дно океану розширюється, навіть коли їм не пощастило спостерігати це безпосередньо.

«Ми показали, що, з невеликою часткою удачі, але також з певною винахідливістю, вимірювання розширення дна океану тепер можливе», - сказав Ройє.

«Отже, це відкриває нові горизонти для морських геофізиків.»

Результати були опубліковані в Nature.