Ниже Земной коры начинается мантия. Верхняя, жидкая, находящаяся в постоянном круговороте между поверхностью и глубинами, мантия рассматривалась в предыдущей статье . Вместе с корой, она образует наружный 100-километровый слой планеты. Оценки её толщины, кстати, в зависимости от источника, могут различаться очень существенно. Связано это, как с отсутствием чёткой границы между слоями, так и с разнообразием мнений, как и по каким именно признакам мантию следует делить.
Путаницу усугубляет и тот факт, что толщина верхней мантии не постоянна. Она максимальна там, где кора тонка — под океанами, — и значительно меньше под материками. По краям же материков, в зонах субдукции, там где океаническая кора, затекая под континентальную, отгибается вниз, этого слоя и вовсе может не быть. Отправляющаяся на переплавку кора на глубине 70-130 километров уходит сразу в нижнюю мантию .
Простирающаяся до глубины 2900 километров нижняя мантия — тоже считается жидкой. Что не мешает её веществу находиться в твёрдом агрегатном состоянии. Что, в свою очередь, не мешает ему проявлять все свойства жидкости. И это очень удачно, так как в противном случае вышло бы, что мантия Земли считается жидкой без должных оснований… Причём, тут нет какого-либо подвоха или терминологического трюка. За пределами привычного для человека диапазона температур и давлений быть твёрдым и жидким одновременно совершенно нормально.
Например, ледяные гиганты, такие как Уран, состоят преимущественно из жидкого льда. Океан из жидкого алмаза на Нептуне — тоже ничуть не странно . Есть в галактике планеты на половину состоящие из воды, и дно их океанов состоит из льда раскалённого . Спутник же Юпитера Ганимед знаменит трёхэтажным океаном , в котором слои экзотического льда разделяют жидкую воду.
Со льдом — всё просто. При высоком давлении жидкость «замерзает». Молекулы оказываются вынуждены построиться в занимающую меньший объём, чем жидкость, кристаллическую решётку. И тут нет ошибки. Обычный водяной лёд (лёд I ) имеет меньшую, чем вода, плотность, но большинство из прочих фаз льда (а их известно 18) плотнее воды. В глубинах космических тел под огромным давлением вода сжимается… И ничего больше не происходит. В тех условиях, в которых экзотический лёд модификаций выше III вообще может существовать, он ведёт себя, как раскалённая очень текучая жидкость.
То же самое и с камнем. Просто, модификаций у него меньше, и среди них нет сбивающей с толку «лёгкой». Во всех случаях кристаллическая порода плотнее жидкой . На границе верхней и нижней мантии давление принуждает камень к кристаллизации. Здесь образуются ультраосновные породы, известнейшим представителем которых является алмаз. Это минералы очень высокой плотности. И твёрдости. Но последнее качество проявляется лишь в редких случаях попадания ультраосновных минералов на поверхность. В естественной среде они остаются текучими, как вода.
Уже на глубине в 5 километров твёрдый камень начинает течь. Медленно, но всё-таки, этим обстоятельством ограничена максимальная глубина шахт. А заодно, — едва ли такая цель ставилась, просто само-собой получилось, — исключено и существование «подземных цивилизаций» .
Текучесть нижней мантии приходится подчёркивать, так как без этого механизм переноса тепла от ядра к поверхности будет выглядеть странно. Речь о конвекции — восходящих потоках более нагретого и, соответственно, менее плотного вещества . И встречном, нисходящем, движении охладившихся пород.
На границе с верхней мантией породы, более не удерживаемые в кристаллической форме давлением, плавятся уже по-настоящему. Что приводит к увеличению объёма вещества. В зонах же опускания, кристаллизация на глубине имеет обратный эффект. Следствием этого вполне предсказуемо оказывается появление перепада давлений, а значит, и возникновения течений в верхней — полностью жидкой — мантии. Перемещение пород под корой выступает в качестве приводного механизма тектонических процессов, наблюдаемых на поверхности.
