Minden iskolás tudja, hogy a Föld bolygó három (vagy négy) nagy rétegre oszlik: a kéregre, a köpenyre és a magra. Ez általában igaz, bár ez az általánosítás nem vesz figyelembe több, a tudósok által azonosított további réteget, amelyek közül például az egyik a köpenyen belüli átmeneti réteg.
Egy 15. február 2019-én közzétett tanulmányban Jessica Irving geofizikus és Wenbo Wu, a Princetoni Egyetem mesterszakos hallgatója Sidao Ni-vel, a kínai Geodéziai és Geofizikai Intézet munkatársával együttműködve az 1994-es bolíviai erős földrengés adatait használta fel a hegyek megtalálására. és egyéb topográfiai jellemzők az átmeneti zóna felszínén a köpeny mélyén. Ez a 660 kilométerrel a föld alatt elhelyezkedő réteg választja el a felső és az alsó köpenyt (a réteg hivatalos neve nélkül a kutatók egyszerűen „660 kilométeres határnak” nevezték).
Annak érdekében, hogy ilyen mélyen „nézzenek” a föld alá, a tudósok a bolygó legerősebb hullámait használták, amelyeket erős földrengések okoztak. "Erős, mély földrengésre van szükség ahhoz, hogy megrázza a bolygót" - mondta Jessica Irving, a földtudományok adjunktusa.
A nagy földrengések sokkal erősebbek, mint a közönségesek – amelyek energiája a Richter-skála minden egyes lépésével 30-szorosára nő. Irving a legjobb adatait a 7.0-s vagy nagyobb erősségű földrengésekről szerzi, mivel az ilyen nagy rengések által kibocsátott szeizmikus hullámok különböző irányokba terjednek, és a magon keresztül eljuthatnak a bolygó másik oldalára és vissza. Ehhez a tanulmányhoz a kulcsfontosságú adatok a Bolíviát 8.3-ben megrázó, 1994-as erősségű földrengés – a geológusok által valaha feljegyzett második legmélyebb földrengés – szeizmikus hullámaiból származnak.
„Ilyen nagyságú földrengések ritkán fordulnak elő. Nagyon szerencsések vagyunk, hogy ma már sokkal több szeizmométert telepítenek szerte a világon, mint 20 évvel ezelőtt. A szeizmológia is nagyot változott az elmúlt 20 évben, köszönhetően az új műszereknek és a számítógépes teljesítménynek.
A szeizmológusok és adatkutatók szuperszámítógépeket, például a Princeton Tiger klaszter szuperszámítógépét használják a föld mélyén szétszóródó szeizmikus hullámok összetett viselkedésének szimulálására.
A technológiák a hullámok alapvető tulajdonságain alapulnak: a visszaverődési és megtörő képességükön. Ahogy a fényhullámok visszaverődhetnek (visszaverődnek) a tükörről vagy elhajolhatnak (megtörhetnek), amikor áthaladnak egy prizmán, a szeizmikus hullámok homogén kőzeteken haladnak keresztül, de visszaverődnek vagy megtörnek, amikor durva felületekkel találkoznak útjuk során.
„Tudjuk, hogy szinte minden objektum egyenetlen felületű, ezért szórhatja a fényt” – mondta Wenbo Wu, a tanulmány vezető szerzője, aki nemrég szerzett geonómiából doktorált, jelenleg pedig posztdoktori ösztöndíjas a California Institute of Technology-n. „Ennek a ténynek köszönhetően „láthatjuk” ezeket az objektumokat – a szóró hullámok információt hordoznak az útjuk során talált felületek érdességéről. Ebben a tanulmányban a Föld mélyén terjedő szóródó szeizmikus hullámokat vizsgáltuk, hogy meghatározzuk a talált 660 kilométeres határ "durvaságát".
A kutatókat meglepte, hogy mennyire "durva" ez a határ – még jobban, mint a felszíni réteg, amelyen élünk. "Más szavakkal, ennek a földalatti rétegnek a domborzata összetettebb, mint a Sziklás-hegység vagy az Appalache-hegység rendszere" - mondta Wu. Statisztikai modelljük nem tudta meghatározni ezeknek a földalatti hegyeknek a pontos magasságát, de jó eséllyel sokkal magasabbak, mint bármi a Föld felszínén. A tudósok azt is észrevették, hogy a 660 kilométeres határ is egyenetlenül oszlik el. Ugyanúgy, ahogy a szárazföldi rétegnek egyes részein sima óceánfelszín, másutt hatalmas hegységekkel rendelkezik, a 660 km-es határnak is vannak durva zónái és sima rétegei a felszínén. A kutatók a 410 kilométeres mélységben és a középső köpeny tetején lévő földalatti rétegeket is megvizsgálták, de ezeken a felületeken nem tudtak hasonló érdességeket találni.
"Úgy találták, hogy a 660 kilométeres határ ugyanolyan összetett, mint a felszíni réteg" - mondta Christina Hauser szeizmológus, a Tokiói Technológiai Intézet adjunktusa, aki nem vett részt a tanulmányban. „Az erős földrengések által keltett szeizmikus hullámok segítségével 3 kilométeres magasságkülönbséget találni egy 660 kilométer mélyen a föld alatti terepen elképzelhetetlen bravúr... Felfedezéseik azt jelentik, hogy a jövőben kifinomultabb szeizmikus műszerek segítségével képesek leszünk a korábban ismeretlen, finom jelek észlelésére, amelyek bolygónk belső rétegeinek új tulajdonságait tárják elénk.
Jessica Irving szeizmológus, a geofizika adjunktusa két olyan meteoritot tart a Princetoni Egyetem gyűjteményéből, amelyek vasat tartalmaznak, és amelyekről úgy gondolják, hogy a Föld részei.
A fotót Denis Appelwhite készítette.
Mit is jelent ez?
A 660 kilométeres határ mentén durva felületek létezése fontos ahhoz, hogy megértsük, hogyan alakul és működik bolygónk. Ez a réteg a bolygónk térfogatának mintegy 84 százalékát kitevő köpenyt felső és alsó részekre osztja. A geológusok évek óta vitatkoznak, hogy mennyire fontos ez a határ. Különösen azt vizsgálták, hogyan szállítódik a hő a köpenyen keresztül – és hogy a felhevült kőzetek a Gutenberg határtól (a köpenyt a magtól 2900 kilométeres mélységben elválasztó réteg) felfelé haladnak-e a köpeny tetejére, vagy hogy ez a mozgás a 660 kilométeres határnál megszakad. Egyes geokémiai és ásványtani bizonyítékok arra utalnak, hogy a köpeny felső és alsó rétege eltérő kémiai összetételű, ami alátámasztja azt az elképzelést, hogy a két réteg termikusan vagy fizikailag nem keveredik. Más megfigyelések arra utalnak, hogy a köpeny felső és alsó rétegében nincs kémiai különbség, ami vitát váltott ki az úgynevezett „jól kevert köpenyről”, ahol a köpeny mindkét rétege részt vesz egy szomszédos hőcsere ciklusban.
"Tanulmányunk új betekintést nyújt ebbe a vitába" - mondta Wenbo Wu. A tanulmányból nyert adatok arra utalnak, hogy részben mindkét félnek igaza lehet. A 660 km-es határ simább rétegei alapos, vertikális keveredés következtében alakulhattak ki, ahol kialakulhattak a durvább, hegyvidéki zónák, ahol a felső és alsó köpeny keveredése nem ment olyan gördülékenyen.
Ráadásul a talált határon lévő réteg "durvaságát" nagy, közepes és kis léptékben észlelték a kutatók, amit elméletileg termikus anomáliák vagy kémiai heterogenitás okozhat. De a köpenyben történő hőszállítás miatt – magyarázza Wu – minden kis léptékű termikus anomália néhány millió éven belül kisimulna. Így csak a kémiai heterogenitás magyarázhatja ennek a rétegnek az érdességét.
Mi okozhat ilyen jelentős kémiai heterogenitást? Például a kőzetek megjelenése a földkéreghez tartozó és sok millió év alatt odaköltözött köpenyrétegekben. A tudósok régóta vitáznak a tengerfenéken lévő lemezek sorsáról, amelyeket a Csendes-óceán és a Föld más részein ütköző szubdukciós zónák nyomnak a köpenybe. Weibo Wu és Jessica Irving azt sugallja, hogy ezeknek a lemezeknek a maradványai a 660 kilométeres határ felett vagy alatt lehetnek.
„Sokan úgy gondolják, hogy meglehetősen nehéz a bolygó belső szerkezetét és annak változásait az elmúlt 4.5 milliárd év során csak szeizmikus hullámadatok felhasználásával tanulmányozni. „De ez messze nem igaz!” – mondta Irving. „Ez a kutatás új információkkal szolgált az ősi tektonikus lemezek sorsáról, amelyek sok milliárd év alatt ereszkedtek le a köpenybe.”
Végül Irving hozzátette: "Szerintem a szeizmológia akkor a legérdekesebb, ha segít megérteni bolygónk belső szerkezetét térben és időben."
A fordítás szerzőjétől: Mindig is szerettem volna kipróbálni magam egy népszerű tudományos cikk angolról oroszra fordításában, de nem számítottam rá amennyire ez komplikált. Nagy tisztelet azoknak, akik rendszeresen és hatékonyan fordítanak Habréval kapcsolatos cikkeket. Egy szöveg szakszerű lefordításához nem csak angolul kell tudnia, hanem magát a témát is meg kell értenie harmadik féltől származó források tanulmányozásával. Adjon hozzá egy kis „gag”-ot, hogy természetesebb legyen, de ne vigye túlzásba, nehogy elrontsa a cikket. Köszönöm szépen, hogy olvastál :)
Forrás: will.com