A szeizmológia izgalmassá válik, amikor lehetővé teszi, hogy jobban megértsük bolygónk belső szerkezetét, térben és időben egyaránt.
Az iskolai tankönyvekből tudjuk, hogy a Földnek három (vagy négy) rétege van: kéreg, köpeny és mag, néha felosztva belső és külső rétegekre. Ez nem teljesen igaz, mivel kizárja azokat a többi réteget, amelyeket a tudósok megkülönböztetnek a bolygónk szerkezetében. A Science folyóiratban közzétett tanulmányban a Princeton University (USA) és a Kínai Geodézia és Geofizika Intézet geofizikái a hegyekről és más topográfiáról számolnak be egy 660 kilométer mélységben fekvő, a felső és az alsó köpenyt elválasztó rétegen.
"Inspiráló jellegű az, ha a földön és a háton áthaladó hullámok segítségével három kilométeres magasságváltozásokat lehet megkeresni a több mint 660 kilométeres határon" - mondta Christina Hauser, a japán Tokiói Műszaki Intézet adjunktusának szeizmológusa, aki nem vett részt a vizsgálatban.
A Föld szerkezete. A 660 kilométer mélységben a határrétegen lévő érdesség a feltételezett földalatti hegyeket mutatja. Hitel: Kyle McKernan, a Princetoni Egyetemi Kommunikációs Iroda képe.
A föld mélyére nézéséhez a tudósok a bolygó legerősebb hullámait használják, amelyeket földrengések generálnak. A mély, erős földrengések mozgásba tudják hozni az egész köpenyt, míg a 7,0-es földrengések sokkhullámokat terjesztnek a magon keresztül a bolygó másik oldalára és vissza.
Ebben a tanulmányban a tudósok a 8,2-es erősségű földrengés után észlelt hullámok fő adataihoz fordultak - ez a rekord második legerősebb, amely 1994-ben rázta meg Bolíviát.
A hullámszórás komplex viselkedésének szimulálására a Föld mélyén a szeizmológusok a Princeton University Tiger szuperszámítógépes klaszterét használják. A szimulációs technológia a hullámok egyik alapvető tulajdonságától függ: képessé válni az irány megváltoztatására és a visszafordulásra. Ahogyan a fényhullámok tükröződhetnek vagy refrakciókat képezhetnek egy prizmán áthaladva, a szeizmikus hullámok közvetlenül a homogén sziklákon haladnak keresztül, de a média határán visszatükröződnek vagy refraktálódnak. Így szóródásuk információt szolgáltat a felületi szabálytalanságokról és a mély rétegekről.
„Nagyon meglepődtünk az elért eredményekkel. A 660 kilométeres határ erősebb topográfiát mutat, mint a Sziklás-hegység vagy az Apalachusok, és olyan összetett, mint amit a felszínen látunk”- írják a tanulmány szerzői.
Promóciós videó:
Sziklás-hegyre néző kilátás a Sziklás-hegység Nemzeti Park USA-ba. Hitel: Stanislav Savin.
A statisztikai modell nem tette lehetővé a hegyek mélységében található hegyek magasságának pontos meghatározását, de világossá vált, hogy a szabálytalanságok egyenetlenül oszlanak el, ugyanúgy, a földkéreg felületének sima területei vannak az óceán fenekén és a magas hegyek. A kutatók 410 kilométer mélységben, a köpeny „átmeneti zónájának” felső részén egy réteget is vizsgáltak, és nem találtak ilyen topográfiai eloszlást.
Az elért eredmények megmutatják, hogy a szeizmikus eszközök milyen fejlett eszközökkel fedezték fel a földrétegek új és váratlan tulajdonságait.
Mit is jelent ez
A 660 kilométer határán a szabálytalanságok jelenléte elengedhetetlen ahhoz, hogy megértsük, hogyan alakult meg bolygónk. A feltárt réteg felosztja a köpenyt, amely a Föld térfogatának körülbelül 84% -át teszi ki, a felső és alsó részre. A geológiai tudósok évek óta vitatják, mennyire fontos ez a határ. Különösen azt vizsgálták, hogy a hő hogyan jut át a köpenyen.
Néhány geokémiai és ásványtani bizonyíték kémiai különbséget mutat a felső és az alsó köpeny között, ami alátámasztja azt az elképzelést, hogy a két szakasz nem keveredik termikusan vagy fizikailag. A megállapítások azonban azt mutatják, hogy a 660 km-es határnál simább régiók lehetnek a gondos vertikális keverés eredményei, míg a hegyvidéki régiók kialakulhatnak, ahol nem történik keverés.
Ezenkívül a felismert szabálytalanságokat elméletileg termikus rendellenességek vagy kémiai rendellenességek okozhatják. De a hőnek a köpenyben történő újraeloszlása miatt minden apró termikus anomália egy millió év alatt simább lesz, csak kémiai különbségeket hagyva.
Szóval mi okozhatta a rétegek kémiájában a szignifikáns különbséget? A tudósok szerint ennek oka a földkéreghez tartozó sziklák elsüllyedése. A geofizikusok már régóta vitatják a tengerfenék-lemezek sorsát, amelyek a szubdukciós zónákban a világ minden tájáról elvágják a köpenyt. A kutatók azt gondolják, hogy ezeknek az ősi tányéroknak a maradványai már éppen a 660 kilométer határán fekszenek vagy közvetlenül alatt.
„A szeizmológia akkor izgalmas, amikor lehetővé teszi számunkra, hogy jobban megértsük bolygónk belső szerkezetét térben és időben egyaránt” - fejezi be a tanulmány szerzői.