Todos os escolares saben que o planeta Terra está dividido en tres (ou catro) grandes capas: a codia, o manto e o núcleo. Isto é xeralmente certo, aínda que esta xeneralización non ten en conta varias capas adicionais identificadas polos científicos, unha das cales, por exemplo, é a capa de transición dentro do manto.
Nun estudo publicado o 15 de febreiro de 2019, a xeofísica Jessica Irving e o estudante de máster Wenbo Wu da Universidade de Princeton, en colaboración con Sidao Ni do Instituto Xeodésico e Xeofísico de China, utilizaron os datos obtidos do poderoso terremoto de 1994 en Bolivia para atopar as montañas. e outras características topográficas na superficie da zona de transición no fondo do manto. Esta capa, situada a 660 quilómetros baixo terra, separa o manto superior e inferior (sen un nome formal para esta capa, os investigadores simplemente chamárona "límite dos 660 quilómetros").
Para "mirar" tan profundo baixo terra, os científicos utilizaron as ondas máis poderosas do planeta, causadas por fortes terremotos. "Necesitas un terremoto forte e profundo para sacudir o planeta", dixo Jessica Irving, profesora asistente de xeociencias.
Os grandes terremotos son moito máis poderosos que os ordinarios, cuxa enerxía se multiplica por 30 con cada paso adicional na escala de Richter. Irving obtén os seus mellores datos de terremotos de magnitudes 7.0 ou superiores porque as ondas sísmicas enviadas por terremotos tan grandes esténdense en diferentes direccións e poden viaxar polo núcleo ata o outro lado do planeta e viceversa. Para este estudo, os datos clave proviñan de ondas sísmicas que foron rexistradas a partir dun terremoto de magnitude 8.3 -o segundo terremoto máis profundo xamais rexistrado por xeólogos- que sacudiu Bolivia en 1994.
"Os terremotos desta magnitude non ocorren a miúdo. Temos a gran sorte de que agora hai moitos máis sismómetros instalados en todo o mundo que hai 20 anos. A sismoloxía tamén cambiou moito nos últimos 20 anos, grazas aos novos instrumentos e á potencia dos ordenadores.
Os sismólogos e os científicos de datos usan supercomputadoras, como a supercomputadora de cluster Tiger de Princeton, para simular o complexo comportamento da dispersión das ondas sísmicas no subsolo.
As tecnoloxías baséanse nas propiedades fundamentais das ondas: a súa capacidade de reflectir e refractar. Do mesmo xeito que as ondas luminosas poden rebotar (reflexionar) nun espello ou dobrarse (refractar) cando pasan por un prisma, as ondas sísmicas viaxan a través de rochas homoxéneas pero reflíctense ou refractan cando atopan superficies rugosas ao seu paso.
"Sabemos que case todos os obxectos teñen unha superficie irregular e, polo tanto, poden dispersar a luz", dixo Wenbo Wu, o autor principal do estudo, que recentemente se doutou en xeonomía e que actualmente está a realizar unha bolsa de posdoutoramento no Instituto Tecnolóxico de California. "Grazas a este feito, podemos "ver" estes obxectos: as ondas de dispersión levan información sobre a rugosidade das superficies que atopan no seu camiño. Neste estudo, analizamos a dispersión das ondas sísmicas que viaxan no interior da Terra para determinar a "rugosidade" do límite de 660 quilómetros atopado.
Os investigadores quedaron sorprendidos polo "rugoso" que é este límite, aínda máis que a capa superficial na que vivimos. "Noutras palabras, esta capa subterránea ten unha topografía máis complexa que as Montañas Rochosas ou o sistema montañoso dos Apalaches", dixo Wu. O seu modelo estatístico non puido determinar as alturas exactas destas montañas subterráneas, pero hai moitas posibilidades de que sexan moito máis altas que calquera cousa na superficie terrestre. Os científicos tamén notaron que a fronteira de 660 quilómetros tamén está distribuída de forma desigual. Do mesmo xeito que a capa terrestre ten superficies oceánicas lisas nalgunhas partes e montañas masivas noutras, o límite de 660 km tamén ten zonas rugosas e estratos lisos na súa superficie. Os investigadores tamén miraron as capas subterráneas a unha profundidade de 410 quilómetros e na parte superior do manto medio, pero non puideron atopar unha rugosidade similar nestas superficies.
"Descubriron que o límite de 660 quilómetros é tan complexo como a capa superficial", dixo a sismóloga Christina Hauser, profesora asistente do Instituto Tecnolóxico de Tokio que non participou no estudo. “Utilizar as ondas sísmicas creadas por poderosos terremotos para atopar unha diferenza de 3 quilómetros de elevación dun terreo a 660 quilómetros de profundidade baixo terra é unha fazaña inimaxinable... Os seus descubrimentos significan que no futuro, utilizando instrumentos sísmicos máis sofisticados, poderemos detectar sinais sutís e descoñecidos anteriormente, que nos revelarán novas propiedades das capas internas do noso planeta.
A sismóloga Jessica Irving, profesora asistente de xeofísica, ten dous meteoritos da colección da Universidade de Princeton que conteñen ferro e que se cre que forman parte do planeta Terra.
Foto tomada por Denis Appelwhite.
Que significa isto?
A existencia de superficies rugosas ao longo do límite de 660 quilómetros é importante para comprender como se forma e funciona o noso planeta. Esta capa divide o manto, que representa preto do 84 por cento do volume do noso planeta, en seccións superior e inferior. Durante anos, os xeólogos debateron sobre a importancia deste límite. En particular, estudaron como se transporta a calor a través do manto e se as rochas quentadas se moven desde o límite de Gutenberg (a capa que separa o manto do núcleo a unha profundidade de 2900 quilómetros) ata a parte superior do manto, ou se este movemento. interrómpese no límite dos 660 quilómetros. Algunhas evidencias xeoquímicas e mineralóxicas suxiren que as capas superior e inferior do manto teñen composicións químicas diferentes, o que apoia a idea de que as dúas capas son inmiscibles térmicamente ou fisicamente. Outras observacións suxiren que as capas superior e inferior do manto non teñen diferenzas químicas, o que orixina o debate sobre o chamado "manto ben mesturado", onde ambas as dúas capas do manto participan nun ciclo de intercambio de calor adxacente.
"O noso estudo proporciona novos coñecementos sobre este debate", dixo Wenbo Wu. Os datos obtidos deste estudo suxiren que ambos os dous lados poden ter en parte razón. Os estratos máis suaves do límite de 660 km poden ter formado debido a unha mestura vertical completa, onde as zonas montañosas máis rugosas poden ter formado onde a mestura do manto superior e inferior non foi tan suave.
Ademais, os científicos investigadores detectaron a "rugosidade" da capa no límite atopado a gran, mediana e pequena escala, o que en teoría podería ser causado por anomalías térmicas ou heteroxeneidade química. Pero debido á forma en que a calor é transportada no manto, explica Wu, calquera anomalía térmica a pequena escala suavizaríase nuns poucos millóns de anos. Así, só a heteroxeneidade química pode explicar a rugosidade desta capa.
Que podería causar unha heteroxeneidade química tan significativa? Por exemplo, a aparición de rochas nas capas do manto que pertencían á codia terrestre e que se desprazaron alí durante moitos millóns de anos. Os científicos debateron durante moito tempo sobre o destino das placas do fondo mariño que son empurradas ao manto por zonas de subdución que chocan ao redor do Océano Pacífico e outras partes do globo. Weibo Wu e Jessica Irving suxiren que os restos destas placas poden estar agora por riba ou por debaixo do límite de 660 quilómetros.
"Moita xente cre que é bastante difícil estudar a estrutura interna do planeta e os seus cambios nos últimos 4.5 millóns de anos usando só datos de ondas sísmicas. "Pero isto está lonxe de ser certo!", dixo Irving. "Esta investigación deunos nova información sobre o destino das antigas placas tectónicas que descenderon ao manto durante moitos millóns de anos".
Finalmente, Irving engadiu: "Creo que a sismoloxía é máis interesante cando nos axuda a comprender a estrutura interna do noso planeta no espazo e no tempo".
Do autor da tradución: Sempre quixen probar a traducir un artigo de divulgación científica do inglés ao ruso, pero non o esperaba en canto é complicado. Moito respecto aos que traducen con regularidade e eficacia artigos sobre Habré. Para traducir un texto profesionalmente, non só precisas saber inglés, senón tamén comprender o tema en si estudando fontes de terceiros. Engade un pouco de "mordaza" para que soe máis natural, pero tampouco esaxere, para non estropear o artigo. Moitas grazas por ler :)
Fonte: www.habr.com