Seizmologija postane vznemirljiva, ko vam omogoča boljše razumevanje notranje strukture našega planeta, tako v vesolju kot v času.
Iz šolskih učbenikov vemo, da ima Zemlja tri (ali štiri) plasti: skorjo, plašč in jedro, ki jih včasih delimo na notranjo in zunanjo. To ni povsem res, saj izključuje nekatere druge plasti, ki jih znanstveniki razlikujejo v strukturi našega planeta. V študiji, objavljeni v reviji Science, geofiziki z univerze Princeton (ZDA) in Inštituta za geodezijo in geofiziko na Kitajskem poročajo o gorah in drugi topografiji v plasti, ki je nameščena 660 kilometrov globoko in ločuje zgornji in spodnji plašč.
"Najdba višine do treh kilometrov na meji več kot 660 kilometrov z valovi, ki potujejo skozi celotno zemljo in nazaj, je navdihujoč podvig," je povedala seizmologinja Christina Hauser, docentka na tokijskem tehnološkem inštitutu na Japonskem, ki ni bila vključena v raziskavo.
Zgradba Zemlje. Grobost na mejnem sloju na globini 660 kilometrov razkriva domnevne podzemne gore. Kredit: Slika Kyle McKernan, Urad za komunikacije na Univerzi Princeton.
Za pogled globoko v Zemljo znanstveniki uporabljajo najmočnejše valove na planetu, ki jih ustvarjajo potresi. Globoki močni potresi lahko sprožijo celotno odejo in potresi z magnitudo 7,0 širijo udarne valove skozi jedro na drugo stran planeta in nazaj.
Za to študijo so se znanstveniki obrnili na ključne podatke o valovih, odkritih po potresu magnitude 8,2 - drugi najmočnejši rekord, ki je leta 1994 stresel Bolivijo.
Za simulacijo kompleksnega vedenja raztresevanja valov v zemeljskih globinah so seizmologi uporabili superračunalniško skupino Tiger Tiger University of Tiger. Simulacijska tehnologija je odvisna od temeljne lastnosti valov: njihove sposobnosti spreminjanja smeri in odskoka. Tako kot se lahko svetlobni valovi odbijejo ali lomijo pri prehodu skozi prizmo, potresni valovi potujejo neposredno skozi homogene kamnine, vendar se na meji medija odbijajo ali lomijo. Tako njihovo razprševanje nosi podatke o površinskih nepravilnostih in globokih plasteh.
»Nad pridobljenimi rezultati smo bili zelo presenečeni. Meja na 660 kilometrov ima močnejšo topografijo od Skalnih gora ali Appalahcev in je tako zapletena kot tisto, kar vidimo na površju, pišejo avtorji študije.
Promocijski video:
Pogled na skalnato gorovje iz nacionalnega parka Rocky Mountain v ZDA. Zasluge: Stanislav Savin.
Statistični model ni omogočil natančne določitve višine gora, ki jo najdemo v globinah gora, vendar je postalo jasno, da so nepravilnosti neenakomerno razporejene, tako kot ima gladina zemeljske skorje gladka območja oceanskega dna in visoke gore. Raziskovalci so tudi preučili plast na globini 410 kilometrov, v zgornjem delu "prehodnega območja" plašča, in niso našli takega topografskega širjenja.
Doseženi rezultati kažejo, kako napredni so potresni instrumenti pri odkrivanju novih in nepričakovanih lastnosti zemeljskih plasti.
Kaj to pomeni
Prisotnost nepravilnosti na meji s 660 kilometri je bistvena za razumevanje, kako je nastal naš planet. Raziskana plast deli plašč, ki predstavlja približno 84 odstotkov Zemljinega obsega na njegove zgornje in spodnje dele. Geološki znanstveniki že leta razpravljajo o tem, kako pomembna je ta meja. Zlasti so raziskali, kako toplota potuje skozi plašč.
Nekateri geokemični in mineraloški dokazi kažejo na kemijsko razliko med zgornjim in spodnjim plaščem, kar podpira idejo, da se dva odseka ne mešata toplotno ali fizično. Vendar podatki kažejo, da so lahko mehkejša območja na meji 660 km rezultat previdnega vertikalnega mešanja, medtem ko so gorska območja morda nastala tam, kjer ne pride do mešanja.
Poleg tega lahko odkrite nepravilnosti teoretično povzročijo toplotne anomalije ali kemične nepravilnosti. Toda zaradi prerazporeditve toplote v plašču se bo vsaka majhna toplotna anomalija zgladila v več kot milijon letih, pri čemer bodo ostale le kemijske razlike.
Kaj bi torej lahko povzročilo pomembno razliko v kemiji plasti? Znanstveniki pravijo, da je razlog za to potopitev kamnin, ki so nekoč pripadale zemeljski skorji. Geofiziki že dolgo razpravljajo o usodi plošč na morskem dnu, ki so se zarezale v plašč na območjih subdukcije po vsem svetu. Raziskovalci ugibajo, da so lahko ostanki teh starodavnih plošč zdaj tik nad ali malo pod 660-kilometrsko mejo.
"Seizmologija postane vznemirljiva, ko nam omogoča boljše razumevanje notranje strukture našega planeta tako v vesolju kot v času," sklenejo avtorji študije.