કેવી રીતે બોલિવિયાના શક્તિશાળી ધરતીકંપોએ ભૂગર્ભમાં 660 કિલોમીટર પર્વતો પ્રગટ કર્યા

બધા શાળાના બાળકો જાણે છે કે પૃથ્વી ગ્રહ ત્રણ (અથવા ચાર) મોટા સ્તરોમાં વહેંચાયેલો છે: પોપડો, આવરણ અને કોર. આ સામાન્ય રીતે સાચું છે, જો કે આ સામાન્યીકરણ વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા ઓળખવામાં આવેલા કેટલાક વધારાના સ્તરોને ધ્યાનમાં લેતું નથી, જેમાંથી એક, ઉદાહરણ તરીકે, આવરણની અંદરનું સંક્રમણ સ્તર છે.

15 ફેબ્રુઆરી, 2019 ના રોજ પ્રકાશિત થયેલા એક અભ્યાસમાં, ભૂ-ભૌતિકશાસ્ત્રી જેસિકા ઇરવિંગ અને પ્રિન્સટન યુનિવર્સિટીના માસ્ટર સ્ટુડન્ટ વેન્બો વુએ, ચીનમાં જીઓડેટિક અને જીઓફિઝિકલ ઇન્સ્ટિટ્યૂટના સિદાઓ ની સાથે મળીને, પર્વતોને શોધવા માટે બોલિવિયામાં 1994ના શક્તિશાળી ભૂકંપમાંથી મેળવેલા ડેટાનો ઉપયોગ કર્યો. અને મેન્ટલની અંદર ઊંડે સંક્રમણ ઝોનની સપાટી પરના અન્ય ટોપોગ્રાફિક લક્ષણો. આ સ્તર, 660 કિલોમીટર ભૂગર્ભમાં સ્થિત છે, ઉપલા અને નીચલા આવરણને અલગ કરે છે (આ સ્તર માટે ઔપચારિક નામ વિના, સંશોધકોએ તેને ફક્ત "660-કિલોમીટરની સીમા" તરીકે ઓળખાવી).

આટલા ઊંડા ભૂગર્ભમાં "જોવા" માટે, વૈજ્ઞાનિકોએ ગ્રહ પરના સૌથી શક્તિશાળી તરંગોનો ઉપયોગ કર્યો, જે મજબૂત ધરતીકંપોને કારણે થાય છે. "ગ્રહને હલાવવા માટે તમારે એક મજબૂત, ઊંડા ધરતીકંપની જરૂર છે," જેસિકા ઇરવિંગ, ભૂ-વિજ્ઞાનના સહાયક પ્રોફેસરએ કહ્યું.

મોટા ધરતીકંપો સામાન્ય કરતા વધુ શક્તિશાળી હોય છે-જેની ઊર્જા રિક્ટર સ્કેલ ઉપર દરેક વધારાના પગલા સાથે 30-ગણી વધે છે. ઇરવિંગ 7.0 અને તેથી વધુની તીવ્રતાવાળા ધરતીકંપોમાંથી તેનો શ્રેષ્ઠ ડેટા મેળવે છે કારણ કે આવા મોટા ભૂકંપ દ્વારા મોકલવામાં આવેલા ધરતીકંપના તરંગો જુદી જુદી દિશામાં ફેલાય છે અને તે ગ્રહની બીજી બાજુ અને પાછળના ભાગમાં મુસાફરી કરી શકે છે. આ અભ્યાસ માટે, કી ડેટા સિસ્મિક તરંગોમાંથી આવ્યો હતો જે 8.3 ની તીવ્રતાના ધરતીકંપથી રેકોર્ડ કરવામાં આવ્યો હતો - ભૂસ્તરશાસ્ત્રીઓ દ્વારા અત્યાર સુધીનો બીજો સૌથી ઊંડો ધરતીકંપ - જેણે 1994 માં બોલિવિયાને હચમચાવી નાખ્યું હતું.

“આ તીવ્રતાના ધરતીકંપો વારંવાર આવતા નથી. આપણે ખૂબ જ ભાગ્યશાળી છીએ કે 20 વર્ષ પહેલા જેટલો સમય હતો તેના કરતા હવે વિશ્વભરમાં ઘણા વધુ સિસ્મોમીટર સ્થાપિત છે. છેલ્લા 20 વર્ષોમાં સિસ્મોલોજીમાં પણ ઘણો બદલાવ આવ્યો છે, નવા સાધનો અને કોમ્પ્યુટર પાવરને કારણે.

સિસ્મોલોજિસ્ટ્સ અને ડેટા સાયન્ટિસ્ટો પ્રિન્સટનના ટાઇગર ક્લસ્ટર સુપરકોમ્પ્યુટર જેવા સુપરકોમ્પ્યુટરનો ઉપયોગ કરે છે, જેથી ભૂગર્ભમાં ઊંડે સુધી સિસ્મિક તરંગો વિખેરવાના જટિલ વર્તનનું અનુકરણ કરવામાં આવે.

ટેક્નોલોજીઓ તરંગોના મૂળભૂત ગુણધર્મો પર આધારિત છે: તેમની પ્રતિબિંબિત અને પ્રત્યાવર્તન કરવાની ક્ષમતા. જેમ પ્રકાશ તરંગો જ્યારે પ્રિઝમમાંથી પસાર થાય છે ત્યારે અરીસામાંથી ઉછળી (પ્રતિબિંબિત) કરી શકે છે અથવા વળાંક (પ્રતિબિંબ) કરી શકે છે, તેમ સિસ્મિક તરંગો સજાતીય ખડકોમાંથી પસાર થાય છે પરંતુ જ્યારે તેઓ તેમના પાથમાં ખરબચડી સપાટીઓનો સામનો કરે છે ત્યારે તે પ્રતિબિંબિત અથવા વક્રીવર્તિત થાય છે.

"અમે જાણીએ છીએ કે લગભગ તમામ વસ્તુઓ અસમાન સપાટીઓ ધરાવે છે અને તેથી તે પ્રકાશને વેરવિખેર કરી શકે છે," વેન્બો વુએ જણાવ્યું હતું, અભ્યાસના મુખ્ય લેખક, જેમણે તાજેતરમાં જીઓનોમીમાં ડોક્ટરેટ મેળવ્યું છે અને હાલમાં કેલિફોર્નિયા ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑફ ટેક્નોલોજીમાં પોસ્ટડોક્ટરલ ફેલોશિપ ચલાવી રહ્યા છે. "આ હકીકત માટે આભાર, અમે આ પદાર્થોને "જોઈ" શકીએ છીએ - છૂટાછવાયા તરંગો તેમના માર્ગ પર મળેલી સપાટીઓની ખરબચડી વિશે માહિતી વહન કરે છે. આ અભ્યાસમાં, અમે મળી આવેલ 660-કિલોમીટરની સીમાની "ખરબચડી" નક્કી કરવા માટે પૃથ્વીની અંદર ઊંડે સુધી મુસાફરી કરતા ધરતીકંપના તરંગોને વિખેરતા જોયા."

સંશોધકોને આશ્ચર્ય થયું કે આ સીમા કેટલી "ખરબચડી" છે - આપણે જે સપાટી પર રહીએ છીએ તેના કરતાં પણ વધુ. "બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, આ ભૂગર્ભ સ્તર રોકી પર્વતો અથવા એપાલેચિયન પર્વત પ્રણાલી કરતાં વધુ જટિલ ટોપોગ્રાફી ધરાવે છે," વુએ કહ્યું. તેમનું આંકડાકીય મોડેલ આ ભૂગર્ભ પર્વતોની ચોક્કસ ઊંચાઈ નક્કી કરવામાં અસમર્થ હતું, પરંતુ એવી સારી તક છે કે તેઓ પૃથ્વીની સપાટી પરની કોઈપણ વસ્તુ કરતાં ઘણી ઊંચી હોય. વૈજ્ઞાનિકોએ એ પણ નોંધ્યું છે કે 660-કિલોમીટરની સરહદ પણ અસમાન રીતે વહેંચાયેલી છે. જે રીતે જમીનના સ્તરમાં કેટલાક ભાગોમાં સરળ સમુદ્રની સપાટી અને અન્ય ભાગોમાં વિશાળ પર્વતો હોય છે, તે જ રીતે 660 કિમીની સીમા પણ તેની સપાટી પર રફ ઝોન અને સરળ સ્તર ધરાવે છે. સંશોધકોએ 410 કિલોમીટરની ઊંડાઈએ અને મધ્યમ આવરણની ટોચ પર ભૂગર્ભ સ્તરો પણ જોયા, પરંતુ આ સપાટીઓમાં સમાન ખરબચડી શોધવામાં અસમર્થ હતા.

"તેમને જાણવા મળ્યું કે 660-કિલોમીટરની સીમા સપાટીના સ્તર જેટલી જટિલ છે," સિસ્મોલોજીસ્ટ ક્રિસ્ટીના હોસરે જણાવ્યું હતું, ટોક્યો ઇન્સ્ટિટ્યુટ ઑફ ટેક્નોલોજીના આસિસ્ટન્ટ પ્રોફેસર જેઓ અભ્યાસમાં સામેલ ન હતા. "ભૂગર્ભમાં 3 કિલોમીટર ઊંડા ભૂપ્રદેશની ઊંચાઈમાં 660-કિલોમીટરનો તફાવત શોધવા માટે શક્તિશાળી ધરતીકંપો દ્વારા બનાવવામાં આવેલા સિસ્મિક તરંગોનો ઉપયોગ કરવો એ એક અકલ્પનીય સિદ્ધિ છે... તેમની શોધનો અર્થ એ છે કે ભવિષ્યમાં, વધુ અત્યાધુનિક સિસ્મિક સાધનોનો ઉપયોગ કરીને, અમે અગાઉના અજાણ્યા, સૂક્ષ્મ સંકેતો શોધવામાં સક્ષમ, જે આપણને આપણા ગ્રહના આંતરિક સ્તરોના નવા ગુણધર્મો જાહેર કરશે."

સિસ્મોલોજિસ્ટ જેસિકા ઇરવિંગ, જીઓફિઝિક્સના આસિસ્ટન્ટ પ્રોફેસર, પ્રિન્સટન યુનિવર્સિટીના સંગ્રહમાંથી બે ઉલ્કાઓ ધરાવે છે જેમાં આયર્ન હોય છે અને તે પૃથ્વીનો ભાગ હોવાનું માનવામાં આવે છે.
ડેનિસ એપેલવ્હાઇટ દ્વારા લેવામાં આવેલ ફોટો.

આનો મતલબ શું થયો?

આપણો ગ્રહ કેવી રીતે રચાય છે અને કાર્ય કરે છે તે સમજવા માટે 660-કિલોમીટરની સીમામાં ખરબચડી સપાટીઓનું અસ્તિત્વ મહત્વપૂર્ણ છે. આ સ્તર આવરણને વિભાજિત કરે છે, જે આપણા ગ્રહના જથ્થાના લગભગ 84 ટકાને ઉપલા અને નીચલા ભાગોમાં બનાવે છે. વર્ષોથી, ભૂસ્તરશાસ્ત્રીઓ ચર્ચા કરી રહ્યા છે કે આ સીમા કેટલી મહત્વપૂર્ણ છે. ખાસ કરીને, તેઓએ અભ્યાસ કર્યો કે આવરણ દ્વારા ગરમીનું વહન કેવી રીતે થાય છે - અને શું ગરમ ​​ખડકો ગુટેનબર્ગ સીમાથી (2900 કિલોમીટરની ઊંડાઈએ મેન્ટલને કોરથી અલગ કરતું સ્તર) મેન્ટલની ટોચ સુધી ખસે છે, અથવા શું આ હિલચાલ 660-કિલોમીટરની સીમા પર વિક્ષેપિત છે. કેટલાક ભૂ-રાસાયણિક અને ખનિજશાસ્ત્રીય પુરાવા સૂચવે છે કે આવરણના ઉપલા અને નીચલા સ્તરોમાં વિવિધ રાસાયણિક રચનાઓ છે, જે આ વિચારને સમર્થન આપે છે કે બે સ્તરો થર્મલ અથવા ભૌતિક રીતે અવિભાજ્ય છે. અન્ય અવલોકનો સૂચવે છે કે આવરણના ઉપલા અને નીચલા સ્તરોમાં કોઈ રાસાયણિક તફાવત નથી, જે કહેવાતા "સારી રીતે મિશ્રિત આવરણ" વિશે ચર્ચાને જન્મ આપે છે, જ્યાં આવરણના બંને સ્તરો નજીકના ગરમી વિનિમય ચક્રમાં ભાગ લે છે.

"અમારો અભ્યાસ આ ચર્ચામાં નવી આંતરદૃષ્ટિ પ્રદાન કરે છે," વેન્બો વુએ કહ્યું. આ અભ્યાસમાંથી મેળવેલ ડેટા સૂચવે છે કે બંને પક્ષો આંશિક રીતે સાચા હોઈ શકે છે. 660 કિમીની સીમાનો સરળ સ્તર સંપૂર્ણ, વર્ટિકલ મિશ્રણને કારણે રચાયો હોઈ શકે છે, જ્યાં ઉપર અને નીચલા આવરણનું મિશ્રણ સરળ રીતે આગળ વધતું ન હોય ત્યાં ખરબચડા, પર્વતીય ઝોનની રચના થઈ શકે છે.

વધુમાં, સંશોધન વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા મોટા, મધ્યમ અને નાના સ્કેલ પર મળી આવેલ સીમા પરના સ્તરની "ખરબચડી" શોધી કાઢવામાં આવી હતી, જે સિદ્ધાંતમાં થર્મલ વિસંગતતાઓ અથવા રાસાયણિક વિજાતીયતાને કારણે હોઈ શકે છે. પરંતુ મેન્ટલમાં જે રીતે ગરમીનું પરિવહન થાય છે તેના કારણે, વુ સમજાવે છે કે, કોઈપણ નાના પાયે થર્મલ વિસંગતતા થોડા મિલિયન વર્ષોમાં દૂર થઈ જશે. આમ, માત્ર રાસાયણિક વિજાતીયતા આ સ્તરની ખરબચડીને સમજાવી શકે છે.

આવા નોંધપાત્ર રાસાયણિક વિજાતીયતાનું કારણ શું હોઈ શકે? ઉદાહરણ તરીકે, મેન્ટલના સ્તરોમાં ખડકોનો દેખાવ જે પૃથ્વીના પોપડાનો હતો અને લાખો વર્ષોમાં ત્યાં ખસેડવામાં આવ્યો હતો. પેસિફિક મહાસાગર અને વિશ્વના અન્ય ભાગોની આસપાસ અથડાતા સબડક્શન ઝોન દ્વારા મેન્ટલમાં ધકેલવામાં આવતા દરિયાઈ તળ પરની પ્લેટોના ભાવિ અંગે વૈજ્ઞાનિકોએ લાંબા સમયથી ચર્ચા કરી છે. વેઇબો વુ અને જેસિકા ઇરવિંગ સૂચવે છે કે આ પ્લેટોના અવશેષો હવે 660-કિલોમીટરની સીમાથી ઉપર અથવા નીચે હોઈ શકે છે.

“ઘણા લોકો માને છે કે માત્ર સિસ્મિક વેવ ડેટાનો ઉપયોગ કરીને ગ્રહની આંતરિક રચના અને છેલ્લા 4.5 અબજ વર્ષોમાં તેના ફેરફારોનો અભ્યાસ કરવો ખૂબ મુશ્કેલ છે. "પરંતુ આ સત્યથી દૂર છે!" ઇરવિંગે કહ્યું. "આ સંશોધને અમને પ્રાચીન ટેક્ટોનિક પ્લેટોના ભાવિ વિશે નવી માહિતી આપી છે જે ઘણા અબજો વર્ષોમાં આવરણમાં ઉતરી હતી."

અંતે, ઇરવિંગે ઉમેર્યું, "મને લાગે છે કે સિસ્મોલોજી સૌથી વધુ રસપ્રદ છે જ્યારે તે અવકાશ અને સમયમાં આપણા ગ્રહની આંતરિક રચનાને સમજવામાં મદદ કરે છે."

અનુવાદના લેખક તરફથી: હું હંમેશા અંગ્રેજીમાંથી રશિયનમાં લોકપ્રિય વિજ્ઞાન લેખનો અનુવાદ કરવા માટે મારો હાથ અજમાવવા માંગતો હતો, પરંતુ મને તેની અપેક્ષા નહોતી. કેટલુ તે જટિલ છે. હેબ્રે પરના લેખોનો નિયમિત અને અસરકારક રીતે અનુવાદ કરનારાઓને ખૂબ આદર. વ્યવસાયિક રીતે ટેક્સ્ટનો અનુવાદ કરવા માટે, તમારે ફક્ત અંગ્રેજી જાણવું જ નહીં, પણ તૃતીય-પક્ષ સ્રોતોનો અભ્યાસ કરીને વિષયને સમજવાની પણ જરૂર છે. તેને વધુ પ્રાકૃતિક લાગે તે માટે થોડું "ગેગ" ઉમેરો, પણ વધુ પડતું ન કરો, જેથી લેખ બગડે નહીં. વાંચવા બદલ ખુબ ખુબ આભાર :)

સોર્સ: www.habr.com