Tots els escolars saben que el planeta Terra està dividit en tres (o quatre) grans capes: l'escorça, el mantell i el nucli. Això és generalment cert, tot i que aquesta generalització no té en compte diverses capes addicionals identificades pels científics, una de les quals, per exemple, és la capa de transició dins del mantell.
En un estudi publicat el 15 de febrer de 2019, la geofísica Jessica Irving i l'estudiant de màster Wenbo Wu de la Universitat de Princeton, en col·laboració amb Sidao Ni de l'Institut Geodèsic i Geofísic de la Xina, van utilitzar les dades obtingudes del poderós terratrèmol de 1994 a Bolívia per trobar les muntanyes. i altres característiques topogràfiques a la superfície de la zona de transició a les profunditats del mantell. Aquesta capa, situada a 660 quilòmetres sota terra, separa el mantell superior i inferior (sense un nom formal per a aquesta capa, els investigadors simplement l'han anomenat "límit dels 660 quilòmetres").
Per "mirar" tan profund sota terra, els científics van utilitzar les ones més potents del planeta, causades per forts terratrèmols. "Necessites un terratrèmol fort i profund per sacsejar el planeta", va dir Jessica Irving, professora assistent de geociències.
Els grans terratrèmols són molt més poderosos que els ordinaris, l'energia dels quals augmenta 30 vegades amb cada pas addicional de l'escala de Richter. Irving obté les seves millors dades de terratrèmols de magnituds 7.0 i superiors perquè les ones sísmiques enviades per terratrèmols tan grans s'estenen en diferents direccions i poden viatjar a través del nucli fins a l'altre costat del planeta i tornar. Per a aquest estudi, les dades clau provenien d'ones sísmiques que es van registrar a partir d'un terratrèmol de magnitud 8.3, el segon terratrèmol més profund registrat mai pels geòlegs, que va sacsejar Bolívia el 1994.
"Els terratrèmols d'aquesta magnitud no succeeixen sovint. Tenim la gran sort que ara hi hagi molts més sismòmetres instal·lats arreu del món que fa 20 anys. La sismologia també ha canviat molt en els darrers 20 anys, gràcies als nous instruments i la potència informàtica.
Els sismòlegs i els científics de dades utilitzen supercomputadors com el superordinador del clúster Tiger de Princeton per simular el comportament complex de les ones sísmiques de dispersió sota terra.
Les tecnologies es basen en les propietats fonamentals de les ones: la seva capacitat de reflectir-se i refractar-se. De la mateixa manera que les ones de llum poden rebotar (reflejar) en un mirall o doblegar-se (refractar) quan travessen un prisma, les ones sísmiques viatgen a través de roques homogènies però es reflecteixen o es refracten quan troben superfícies rugoses al seu pas.
"Sabem que gairebé tots els objectes tenen una superfície irregular i, per tant, poden dispersar la llum", va dir Wenbo Wu, l'autor principal de l'estudi, que recentment es va doctorar en geonomia i actualment està cursant una beca postdoctoral a l'Institut Tecnològic de Califòrnia. "Gràcies a aquest fet, podem "veure" aquests objectes: les ones de dispersió porten informació sobre la rugositat de les superfícies que troben en el seu camí. En aquest estudi, vam analitzar les ones sísmiques disperses que viatgen a l'interior de la Terra per determinar la "rugositat" del límit de 660 quilòmetres trobat".
Els investigadors es van sorprendre de com d'"aspre" és aquest límit, encara més que la capa superficial on vivim. "En altres paraules, aquesta capa subterrània té una topografia més complexa que les Muntanyes Rocoses o el sistema muntanyós dels Apalatxes", va dir Wu. El seu model estadístic no va poder determinar les altures exactes d'aquestes muntanyes subterrànies, però hi ha moltes possibilitats que siguin molt més altes que qualsevol cosa a la superfície de la Terra. Els científics també es van adonar que la frontera de 660 quilòmetres també es distribueix de manera desigual. De la mateixa manera que la capa terrestre té superfícies oceàniques llises en algunes parts i muntanyes massives en altres, el límit de 660 km també té zones rugoses i estrats llisos a la seva superfície. Els investigadors també van mirar les capes subterrànies a una profunditat de 410 quilòmetres i a la part superior del mantell mitjà, però no van poder trobar una rugositat similar en aquestes superfícies.
"Van trobar que el límit de 660 quilòmetres és tan complex com la capa superficial", va dir la sismòleg Christina Hauser, professora assistent de l'Institut de Tecnologia de Tòquio que no va participar en l'estudi. “Utilitzar les ones sísmiques creades per potents terratrèmols per trobar una diferència d'elevació de 3 quilòmetres d'un terreny a 660 quilòmetres de profunditat sota terra és una gesta inimaginable... Els seus descobriments fan que en el futur, utilitzant instruments sísmics més sofisticats, podrem per detectar senyals subtils desconeguts anteriorment, que ens revelaran noves propietats de les capes internes del nostre planeta".
La sismòleg Jessica Irving, professora ajudant de geofísica, té dos meteorits de la col·lecció de la Universitat de Princeton que contenen ferro i que es creu que formen part del planeta Terra.
Foto feta per Denis Appelwhite.
Què vol dir això?
L'existència de superfícies rugoses al llarg del límit de 660 quilòmetres és important per entendre com es forma i funciona el nostre planeta. Aquesta capa divideix el mantell, que representa aproximadament el 84 per cent del volum del nostre planeta, en seccions superior i inferior. Durant anys, els geòlegs han debatut com d'important és aquest límit. En particular, van estudiar com es transporta la calor a través del mantell, i si les roques escalfades es mouen des del límit de Gutenberg (la capa que separa el mantell del nucli a una profunditat de 2900 quilòmetres) fins a la part superior del mantell, o si aquest moviment. s'interromp al límit dels 660 quilòmetres. Algunes dades geoquímiques i mineralògiques suggereixen que les capes superior i inferior del mantell tenen composicions químiques diferents, donant suport a la idea que les dues capes són tèrmicament o físicament immiscibles. Altres observacions suggereixen que les capes superior i inferior del mantell no tenen cap diferència química, donant lloc al debat sobre l'anomenat "mantell ben barrejat", on les dues capes del mantell participen en un cicle d'intercanvi de calor adjacent.
"El nostre estudi proporciona noves idees sobre aquest debat", va dir Wenbo Wu. Les dades obtingudes d'aquest estudi suggereixen que ambdues parts poden tenir en part raó. Els estrats més suaus del límit de 660 km es poden haver format a causa d'una barreja vertical completa, on les zones muntanyoses més rugoses poden haver-se format on la barreja del mantell superior i inferior no s'ha produït tan suaument.
A més, els científics investigadors van detectar la "rugositat" de la capa al límit trobat a gran, mitjana i petita escala, que en teoria podria ser causada per anomalies tèrmiques o heterogeneïtat química. Però a causa de la forma en què es transporta la calor al mantell, explica Wu, qualsevol anomalia tèrmica a petita escala s'atenuaria en uns quants milions d'anys. Així, només l'heterogeneïtat química pot explicar la rugositat d'aquesta capa.
Què podria provocar una heterogeneïtat química tan important? Per exemple, l'aparició de roques a les capes del mantell que pertanyien a l'escorça terrestre i s'hi van traslladar durant molts milions d'anys. Els científics han debatut durant molt de temps el destí de les plaques del fons marí que són empès al mantell per zones de subducció que xoquen al voltant de l'oceà Pacífic i altres parts del globus. Weibo Wu i Jessica Irving suggereixen que les restes d'aquestes plaques ara poden estar per sobre o per sota del límit de 660 quilòmetres.
"Molta gent creu que és bastant difícil estudiar l'estructura interna del planeta i els seus canvis durant els últims 4.5 milions d'anys utilitzant només dades d'ones sísmiques. "Però això està lluny de ser cert!", Va dir Irving. "Aquesta investigació ens ha donat nova informació sobre el destí de les antigues plaques tectòniques que van descendir al mantell durant molts milers de milions d'anys".
Finalment, Irving va afegir: "Crec que la sismologia és més interessant quan ens ajuda a entendre l'estructura interna del nostre planeta en l'espai i el temps".
De l'autor de la traducció: sempre he volgut provar la meva mà a traduir un article de divulgació científica de l'anglès al rus, però no m'ho esperava pel que fa a és complicat. Molt respecte als qui tradueixen regularment i eficaçment articles sobre Habré. Per traduir un text de manera professional, no només cal saber anglès, sinó també entendre el tema en si estudiant fonts de tercers. Afegiu una mica de "mordassa" perquè soni més natural, però tampoc no us excediu, per no espatllar l'article. Moltes gràcies per llegir :)
Font: www.habr.com