Kaikki koululaiset tietävät, että planeetta Maa on jaettu kolmeen (tai neljään) suureen kerrokseen: kuoreen, vaippaan ja ytimeen. Tämä on yleensä totta, vaikka tämä yleistys ei ota huomioon useita tutkijoiden tunnistamia lisäkerroksia, joista yksi on esimerkiksi vaipan sisällä oleva siirtymäkerros.
15. helmikuuta 2019 julkaistussa tutkimuksessa geofyysikko Jessica Irving ja maisteriopiskelija Wenbo Wu Princetonin yliopistosta yhteistyössä Kiinan geodeettisen ja geofysiikan instituutin Sidao Nin kanssa käyttivät tietoja, jotka saatiin Bolivian vuoden 1994 voimakkaasta maanjäristyksestä vuorten löytämiseen. ja muut topografiset piirteet siirtymävyöhykkeen pinnalla syvällä vaipan sisällä. Tämä kerros, joka sijaitsee 660 kilometriä maan alla, erottaa ylemmän ja alemman vaipan (ilman virallista nimeä tälle kerrokselle, tutkijat kutsuivat sitä yksinkertaisesti "660 kilometrin rajaksi").
Voidakseen "nähdä" niin syvälle maan alle, tutkijat käyttivät planeetan voimakkaimpia aaltoja, jotka olivat aiheuttaneet voimakkaat maanjäristykset. "Tarvitset voimakkaan, syvän maanjäristyksen ravistellaksesi planeettaa", sanoi geotieteiden apulaisprofessori Jessica Irving.
Suuret maanjäristykset ovat paljon voimakkaampia kuin tavalliset – niiden energia kasvaa 30-kertaiseksi jokaisen Richterin asteikon lisäyksen myötä. Irving saa parhaat tiedot maanjäristyksistä, joiden magnitudi on 7.0 ja enemmän, koska tällaisten suurten järistysten lähettämät seismiset aallot leviävät eri suuntiin ja voivat kulkea ytimen läpi planeetan toiselle puolelle ja takaisin. Tätä tutkimusta varten tärkeimmät tiedot saatiin seismisistä aalloista, jotka rekisteröitiin 8.3 magnitudin maanjäristyksestä, joka on toiseksi syvin geologien koskaan rekisteröimä maanjäristys, joka ravisteli Boliviaa vuonna 1994.
"Tämän suuruisia maanjäristyksiä ei tapahdu usein. Olemme erittäin onnekkaita, että ympäri maailmaa on nyt asennettu paljon enemmän seismometrejä kuin 20 vuotta sitten. Seismologia on myös muuttunut suuresti viimeisten 20 vuoden aikana uusien instrumenttien ja tietokonetehon ansiosta.
Seismologit ja datatieteilijät käyttävät supertietokoneita, kuten Princetonin Tiger-klusterin supertietokonetta, simuloidakseen syvälle maan alle leviävien seismisten aaltojen monimutkaista käyttäytymistä.
Tekniikat perustuvat aaltojen perusominaisuuksiin: niiden kykyyn heijastua ja taittua. Aivan kuten valoaallot voivat pomppia (heijastaa) peilistä tai taipua (taittua) kulkiessaan prisman läpi, seismiset aallot kulkevat homogeenisten kivien läpi, mutta ne heijastuvat tai taittuvat, kun ne kohtaavat karkeita pintoja tiellään.
"Tiedämme, että melkein kaikilla esineillä on epätasainen pinta ja siksi ne voivat siroittaa valoa", sanoi Wenbo Wu, tutkimuksen johtava kirjoittaja, joka ansaitsi äskettäin tohtorin tutkinnon geonomiassa ja hakee parhaillaan tohtorintutkintoa Kalifornian teknologiainstituutissa. "Tämän tosiasian ansiosta voimme "nähdä" nämä kohteet - siroavat aallot kuljettavat tietoa niiden pintojen karkeudesta, joita he kohtaavat tiellään. Tässä tutkimuksessa tarkastelimme leviäviä seismisä aaltoja, jotka kulkevat syvällä maan sisällä määrittääksemme löydetyn 660 kilometrin rajan "karkeuden".
Tutkijat olivat yllättyneitä siitä, kuinka "karkea" tämä raja on - jopa enemmän kuin pintakerros, jolla elämme. "Toisin sanoen tämän maanalaisen kerroksen topografia on monimutkaisempi kuin Kalliovuorilla tai Appalakkien vuoristojärjestelmällä", Wu sanoi. Heidän tilastollinen mallinsa ei pystynyt määrittämään näiden maanalaisten vuorten tarkkaa korkeutta, mutta on hyvä mahdollisuus, että ne ovat paljon korkeampia kuin mikään maan pinnalla. Tutkijat huomasivat myös, että 660 kilometrin raja on myös jakautunut epätasaisesti. Samalla tavalla kuin maakerroksessa on paikoin tasaiset valtameren pinnat ja toisaalta massiiviset vuoret, myös 660 km:n rajalla on pinnalla karkeita vyöhykkeitä ja sileitä kerrostumia. Tutkijat tarkastelivat myös maanalaisia kerroksia 410 kilometrin syvyydessä ja keskivaipan huipulla, mutta eivät löytäneet samanlaista karheutta näiltä pinnoilta.
"He havaitsivat, että 660 kilometrin raja on yhtä monimutkainen kuin pintakerros", sanoi seismologi Christina Hauser, Tokion teknologiainstituutin apulaisprofessori, joka ei ollut mukana tutkimuksessa. ”Voimakkaiden maanjäristysten synnyttämien seismisten aaltojen avulla löytää 3 kilometrin korkeusero 660 kilometriä syvällä maan alla on käsittämätön saavutus... Heidän löytönsä tarkoittavat, että tulevaisuudessa pystymme hyödyntämään kehittyneempiä seismisisiä instrumentteja. havaita aiemmin tuntemattomia, hienovaraisia signaaleja, jotka paljastavat meille planeettamme sisäkerrosten uusia ominaisuuksia."
Seismologi Jessica Irving, geofysiikan apulaisprofessori, pitää hallussaan kahta meteoriittia Princetonin yliopiston kokoelmasta, jotka sisältävät rautaa ja joiden uskotaan olevan osa maapalloa.
Kuvan ottanut Denis Appelwhite.
Mitä tämä tarkoittaa?
Karkeiden pintojen olemassaolo 660 kilometrin rajalla on tärkeää planeettamme muodostumisen ja toiminnan ymmärtämiseksi. Tämä kerros jakaa vaipan, joka muodostaa noin 84 prosenttia planeettamme tilavuudesta, ylä- ja alaosaan. Geologit ovat vuosien ajan keskustelleet siitä, kuinka tärkeä tämä raja on. Erityisesti he tutkivat, kuinka lämpö kulkeutuu vaipan läpi - ja siirtyvätkö kuumentuneet kivet Gutenbergin rajalta (kerros, joka erottaa vaipan ytimestä 2900 660 kilometrin syvyydessä) vaipan huipulle vai onko tämä liike katkeaa XNUMX kilometrin rajalla. Jotkut geokemialliset ja mineralogiset todisteet viittaavat siihen, että vaipan ylemmillä ja alemmilla kerroksilla on erilaiset kemialliset koostumukset, mikä tukee ajatusta, että nämä kaksi kerrosta ovat termisesti tai fysikaalisesti sekoittumattomia. Muut havainnot viittaavat siihen, että vaipan ylemmillä ja alemmilla kerroksilla ei ole kemiallista eroa, mikä aiheuttaa keskustelua niin sanotusta "hyvin sekoitetuista vaipaista", jossa vaipan molemmat kerrokset osallistuvat viereiseen lämmönvaihtokiertoon.
"Tutkimuksemme tarjoaa uusia näkemyksiä tähän keskusteluun", Wenbo Wu sanoi. Tästä tutkimuksesta saadut tiedot viittaavat siihen, että molemmat osapuolet voivat olla osittain oikeassa. 660 km rajan tasaisemmat kerrokset ovat saattaneet muodostua perusteellisesta, pystysuorasta sekoittumisesta johtuen, jolloin karkeammat, vuoristoiset vyöhykkeet ovat saattaneet muodostua, missä ylä- ja alavaipan sekoittuminen ei sujunut yhtä sujuvasti.
Lisäksi tutkijat havaitsivat suuressa, keskisuuressa ja pienessä mittakaavassa kerroksen "karheutta" löydetyllä rajalla, mikä teoriassa saattoi johtua lämpöpoikkeavuuksista tai kemiallisesta heterogeenisyydestä. Mutta koska lämpö siirtyy vaipassa, Wu selittää, mikä tahansa pienimuotoinen lämpöpoikkeama tasoittuisi muutamassa miljoonassa vuodessa. Siten vain kemiallinen heterogeenisyys voi selittää tämän kerroksen karheuden.
Mikä voisi aiheuttaa näin merkittävän kemiallisen heterogeenisyyden? Esimerkiksi kivien ilmaantuminen maankuoreen kuuluneisiin vaipan kerroksiin, jotka ovat siirtyneet sinne useiden miljoonien vuosien aikana. Tutkijat ovat pitkään keskustelleet niiden merenpohjan levyjen kohtalosta, jotka Tyynenmeren ja muiden osien ympärillä törmäävät subduktivyöhykkeet työntävät vaippaan. Weibo Wu ja Jessica Irving ehdottavat, että näiden levyjen jäänteet voivat nyt olla 660 kilometrin rajan ylä- tai alapuolella.
"Monet uskovat, että on melko vaikeaa tutkia planeetan sisäistä rakennetta ja sen muutoksia viimeisen 4.5 miljardin vuoden aikana pelkällä seismisellä aaltodatalla. "Mutta tämä on kaikkea muuta kuin totta!" Irving sanoi. "Tämä tutkimus on antanut meille uutta tietoa muinaisten tektonisten levyjen kohtalosta, jotka laskeutuivat vaippaan useiden miljardien vuosien aikana."
Lopuksi Irving lisäsi: "Mielestäni seismologia on mielenkiintoisinta, kun se auttaa meitä ymmärtämään planeettamme sisäistä rakennetta avaruudessa ja ajassa."
Käännöksen kirjoittajalta: Halusin aina kokeilla käsiäni populaaritieteellisen artikkelin kääntämisessä englannista venäjäksi, mutta en odottanut sitä niin pitkälle kuin se on monimutkaista. Suuri kunnioitus niille, jotka kääntävät säännöllisesti ja tehokkaasti Habréta koskevia artikkeleita. Kääntääksesi tekstin ammattimaisesti, sinun ei tarvitse vain osata englantia, vaan myös ymmärtää itse aihe tutkimalla kolmannen osapuolen lähteitä. Lisää hieman "vaimentaa", jotta se kuulostaa luonnollisemmalta, mutta älä myöskään liioittele sitä, jotta artikkeli ei pilaa. Kiitos paljon kun luit :)
Lähde: will.com