Alle skoolkinders weet dat die planeet Aarde in drie (of vier) groot lae verdeel is: die kors, mantel en kern. Oor die algemeen is dit waar, hoewel hierdie veralgemening nie verskeie bykomende lae in ag neem wat wetenskaplikes geïdentifiseer het nie, waarvan een byvoorbeeld die oorgangslaag binne die mantel is.
In 'n studie wat op 15 Februarie 2019 gepubliseer is, het geofisikus Jessica Irving en gegradueerde student Wenbo Wu van Princeton Universiteit, in samewerking met Sidao Ni van die Geodetiese en Geofisiese Instituut in China, data van die massiewe Boliviaanse aardbewing van 1994 gebruik om berge en ander topografiese op te spoor. kenmerke op die oppervlak van die oorgangsone diep binne die mantel. Hierdie laag, wat 660 kilometer ondergronds geleë is, skei die boonste en onderste dele van die mantel (sonder om 'n formele naam vir hierdie laag te hê, het die navorsers dit bloot "660 km-grens" genoem).
Om so diep onder die grond te "kyk", het wetenskaplikes die kragtigste golwe op die planeet gebruik, wat deur die sterkste aardbewings veroorsaak is. "Jy het 'n groot, diep aardbewing nodig om die planeet te skud," het Jessica Irving, assistent-professor in geofisiese wetenskappe, gesê.
Groot aardbewings is baie kragtiger as normale aardbewings – waarvan die energie 30 keer toeneem met elke bykomende stap op die Richterskaal. Irving kry sy beste data van aardbewings van 7.0 en hoër, want die seismiese golwe wat deur sulke kragtige aardbewings uitgestuur word, beweeg in verskillende rigtings en kan deur die kern na die ander kant van die planeet en terug beweeg. Vir hierdie studie is sleuteldata verkry van seismiese golwe wat aangeteken is van 'n aardbewing van magnitude 8.3 - die tweede diepste aardbewing wat nog deur geoloë aangeteken is - wat Bolivia in 1994 geruk het.
“Aardbewings van hierdie omvang kom nie gereeld voor nie. Ons is baie gelukkig dat daar nou baie meer seismometers regoor die wêreld geïnstalleer is as 20 jaar gelede. Seismologie het ook baie verander in die afgelope 20 jaar danksy nuwe gereedskap en rekenaarkrag.
Seismoloë en datawetenskaplikes gebruik superrekenaars soos die Princeton Tiger Cluster Supercomputer om die komplekse gedrag van die verstrooiing van seismiese golwe diep onder die grond te simuleer.
Die tegnologieë is gebaseer op die fundamentele eienskappe van golwe: hul vermoë om te reflekteer en te breek. Net soos liggolwe van 'n spieël kan bons (weerkaats) of buig (breek) wanneer hulle deur 'n prisma beweeg, beweeg seismiese golwe deur homogene rotse, maar word weerkaats of gebreek wanneer hulle ruwe oppervlaktes langs die pad teëkom.
“Ons weet dat byna alle voorwerpe ongelyke oppervlaktes het en daarom lig kan verstrooi,” sê Wenbo Wu, hoofskrywer van die studie, wat onlangs sy Ph.D. in geonomie ontvang het en nou ’n nadoktorale genoot by die California Institute of Technology is. "Danksy hierdie feit kan ons hierdie voorwerpe "sien" - verstrooiende golwe dra inligting oor die ruwheid van die oppervlaktes wat hulle op pad teëkom. In hierdie studie het ons die verstrooiing van seismiese golwe bestudeer wat diep binne die Aarde voortplant om die "ruwheid" van die gevind 660-kilometer grens te bepaal.
Die navorsers was verbaas hoe “rof” hierdie grens is – selfs meer as die oppervlaklaag waarop ons leef. "Met ander woorde, hierdie ondergrondse laag het 'n meer komplekse topografie as die Rotsgebergte of die Appalachiese bergstelsel," het Wu gesê. Hul statistiese model kon nie die presiese hoogtes van hierdie ondergrondse berge bepaal nie, maar daar is 'n sterk moontlikheid dat hulle veel hoër is as enigiets op die aarde se oppervlak. Wetenskaplikes het ook opgemerk dat die 660 kilometer-grens ook oneweredig versprei is. Op dieselfde manier as wat die landlaag 'n gladde see-oppervlak in sommige dele het en massiewe berge in ander, het die 660 km-grens ook growwe sones en gladde lae op sy oppervlak. Die navorsers het ook ondergrondse lae op 'n diepte van 410 kilometer en aan die bokant van die middelste laag van die mantel bestudeer, maar kon nie 'n soortgelyke grofheid van hierdie oppervlaktes vind nie.
“Hulle het gevind dat die grens van 660 kilometer so kompleks soos die oppervlaklaag van die aarde is,” sê seismoloog Kristina Hauser, ’n assistent-professor by die Tokio-instituut vir tegnologie, wat nie by die studie betrokke was nie. “Die gebruik van seismiese golwe wat deur kragtige aardbewings geskep is om 'n verskil van 3 kilometer in hoogte 660 kilometer diep ondergronds te vind, is 'n ondenkbare prestasie... Hul ontdekkings beteken dat ons in die toekoms, met meer gesofistikeerde seismiese instrumente, voorheen onbekende, subtiele instrumente sal kan opspoor seine wat nuwe eienskappe van die binneste lae van ons planeet aan ons sal openbaar.
Seismoloog Jessica Irving, assistent-professor in geofisika, hou twee meteoriete uit die Princeton Universiteit-versameling wat yster bevat en glo deel van planeet aarde is.
Foto geneem deur Denis Appelwhite.
Wat beteken dit?
Die bestaan van ruwe oppervlaktes by die 660 km-grens is noodsaaklik om te verstaan hoe ons planeet gevorm en funksioneer. Hierdie laag verdeel die mantel, wat ongeveer 84 persent van ons planeet se volume uitmaak, in boonste en onderste dele. Jare lank het geoloë gedebatteer hoe belangrik hierdie grens is. Hulle het veral bestudeer hoe hitte deur die mantel vervoer word - en of verhitte gesteentes van die Gutenberg-grens (die laag wat die mantel van die kern skei op 'n diepte van 2900 kilometer skei) na die bopunt van die mantel beweeg, of as hierdie beweging word by die 660 kilometer-grens onderbreek. Sommige geochemiese en mineralogiese bewyse dui daarop dat die boonste en onderste lae van die mantel verskillende chemiese samestellings het, wat die idee ondersteun dat beide lae nie termies of fisies meng nie. Ander waarnemings dui daarop dat die boonste en onderste lae van die mantel geen chemiese verskil het nie, wat aanleiding gee tot die sogenaamde "goedgemengde mantel"-dispuut, waar beide lae van die mantel deelneem aan 'n aangrensende hitte-uitruilsiklus.
"Ons studie bied 'n nuwe perspektief op hierdie kontroversie," het Wenbo Wu gesê. Die data van hierdie studie dui daarop dat beide kante gedeeltelik reg kan wees. Die gladder strata van die 660 km-grens kan wees as gevolg van deeglike, vertikale vermenging, waar growwer, bergagtige sones moontlik gevorm is waar die vermenging van die boonste en onderste mantellae nie so glad verloop het nie.
Daarbenewens is die "ruwheid" van die laag by die gevind grens op groot, medium en klein skale deur navorsingswetenskaplikes gevind, wat in teorie deur termiese afwykings of chemiese heterogeniteit veroorsaak kan word. Maar as gevolg van die manier waarop hitte in die mantel vervoer word, verduidelik Wu, sal enige kleinskaalse termiese anomalie binne 'n paar miljoen jaar glad gemaak word. Slegs chemiese heterogeniteit kan dus die grofheid van hierdie laag verklaar.
Wat kan die rede wees vir so 'n beduidende chemiese heterogeniteit? Byvoorbeeld, die voorkoms van rotse in die lae van die mantel wat aan die aardkors behoort en oor baie miljoene jare daarheen beweeg het. Wetenskaplikes het lank gestry oor die lot van die plate op die seebodem wat in die mantel ingedruk word in subduksiesones wat om die Stille Oseaan en elders op die aardbol bots. Weibo Wu en Jessica Irving stel voor dat die oorblyfsels van hierdie plate nou bo of onder die 660 km-grens kan wees.
“Baie glo dat dit nogal moeilik is om die interne struktuur van die planeet en sy veranderinge oor die afgelope 4.5 miljard jaar te bestudeer deur slegs seismiese golfdata te gebruik. Maar dit is ver van die geval af! - het Irving gesê - hierdie studie het ons nuwe inligting gegee oor die lot van antieke tektoniese plate wat oor baie biljoene jare in die mantel neergedaal het.
Aan die einde het Irving bygevoeg: "Ek dink seismologie is die interessantste wanneer dit ons help om die interne struktuur van ons planeet in ruimte en tyd te verstaan."
Van die skrywer van die vertaling: Ek wou nog altyd my hand probeer om 'n gewildwetenskaplike artikel uit Engels in Russies te vertaal, maar het nie verwag nie so ver as dis ingewikkeld. Groot respek vir diegene wat gereeld en doeltreffend artikels oor Habré vertaal. Om 'n teks professioneel te vertaal, moet 'n mens nie net Engels ken nie, maar ook die onderwerp self verstaan deur derdeparty-bronne te bestudeer. Voeg 'n bietjie "gag" by om meer natuurlik te klink, maar moenie dit oordoen om nie die artikel te bederf nie. Baie dankie vir die lees 🙂
Bron: will.com