Создана первая 3D-модель геофизических структур под Великобританией

Озеро Лох-Шил в западной Шотландии, где исследователи собирали магнитотеллурические данные. Автор: Айделис Монтьель Альварес

Магнитотеллурические (МТ) данные, содержащие измерения вариаций электрического и магнитного полей на поверхности Земли, позволяют получить информацию об электрическом сопротивлении земной коры и верхней мантии. Изменения сопротивления, или способности проводить электрический ток, могут указывать на наличие геологических особенностей, таких как магматические интрузии или осадочные бассейны, что означает, что МТ-съемки могут дополнять другие виды геофизических исследований для изучения земных недр. Кроме того, такие исследования могут играть важную роль в улучшении понимания рисков, которые космическая погода представляет для человеческой инфраструктуры.

В своей статье, опубликованной в Journal of Geophysical Research: Solid Earth, Айделис Монтьель-Альварес и ее коллеги представляют первую 3D-модель электрического сопротивления Великобритании, основанную на долгопериодных МТ-данных (с измерениями, собранными каждую секунду в течение 4–6 недель) со всего острова. Их модель, названная BERM-2024, указывает на ранее известные, а также вероятно новые тектонические и геологические структуры. Авторы также смоделировали эффекты недавней солнечной бури на геоэлектрическое поле Земли, подтвердив полезность МТ-подходов для прогнозирования воздействия космической погоды.

Модель электрического сопротивления BERM-2024 основана на МТ-данных с 69 точек в Великобритании, включая как новые, так и архивные наборы данных. Создание финальной модели включало обработку исходных данных временных рядов и учет «прибрежного эффекта», вызванного проводимостью океанской воды при инверсии данных — или расчете причин на основе наблюдений.

Горизонтальные срезы финальной 3D-модели сопротивления на разных глубинах коры и мантии. Автор: Journal of Geophysical Research: Solid Earth (2025). DOI: 10.1029/2025jb031813

Тесты чувствительности новой модели показывают, что она разрешает особенности на глубинах до 200 километров, включая многие, известные из других геофизических исследований и геологических наблюдений. Она также выявляет новые аномалии, включая высокопроводящие области под Южно-Шотландским нагорьем и резистивную аномалию под островом Англси. Что еще более интригующе, в их модели появляется большая, ранее неизвестная проводящая аномалия между 85 и 140 километрами под регионом Уэст-Мидлендс.

Авторы проверили полезность своей модели сопротивления для оценки электрического поля на поверхности Земли, что является ключевым для прогнозирования эффектов геомагнитно-индуцированных токов, вызванных космической погодой. Для этого они получили временной ряд горизонтального электрического поля по всей Великобритании во время солнечной бури, произошедшей 10–11 октября 2024 года, которая привела к ярким проявлениям северного сияния по всему Северному полушарию. Они обнаружили хорошее соответствие между их смоделированными временными рядами и теми, что были измерены в обсерваториях, что указывает на то, что модели электрического сопротивления являются инструментом, который может предоставлять точную информацию для планирования воздействия космической погоды.

Интересный факт: Солнечная буря 10–11 октября 2024 года вызвала не только впечатляющие полярные сияния, но и продемонстрировала уязвимость современных энергосистем к космической погоде. Геомагнитно-индуцированные токи могут повреждать трансформаторы и вызывать масштабные отключения электроэнергии, как это произошло в Квебеке в 1989 году.

Больше информации: Aideliz M. Montiel‐Álvarez et al, The First Three‐Dimensional Electrical Resistivity Model of the Lithosphere Beneath Britain, Journal of Geophysical Research: Solid Earth (2025). DOI: 10.1029/2025jb031813