Բոլոր դպրոցականները գիտեն, որ Երկիր մոլորակը բաժանված է երեք (կամ չորս) մեծ շերտերի՝ ընդերքի, թիկնոցի և միջուկի։ Սա ընդհանուր առմամբ ճիշտ է, չնայած այս ընդհանրացումը հաշվի չի առնում գիտնականների կողմից բացահայտված մի քանի լրացուցիչ շերտեր, որոնցից մեկը, օրինակ, թիկնոցի ներսում անցումային շերտն է:
15 թվականի փետրվարի 2019-ին հրապարակված ուսումնասիրության մեջ երկրաֆիզիկոս Ջեսիկա Իրվինգը և Փրինսթոնի համալսարանի մագիստրատուրայի ուսանող Վենբո Վուն, Չինաստանի գեոդեզիական և երկրաֆիզիկական ինստիտուտի Սիդաո Նիի հետ համատեղ, օգտագործել են 1994 թվականին Բոլիվիայում տեղի ունեցած հզոր երկրաշարժից ստացված տվյալները՝ լեռները գտնելու համար: և այլ տեղագրական առանձնահատկություններ անցումային գոտու մակերեսի վրա՝ թիկնոցի խորքում։ Այս շերտը, որը գտնվում է գետնի տակ 660 կիլոմետր հեռավորության վրա, բաժանում է վերին և ստորին թիկնոցը (առանց այս շերտի պաշտոնական անվանման՝ հետազոտողները պարզապես այն անվանել են «660 կիլոմետրանոց սահման»):
Այսքան խորը գետնի տակ «նայելու» համար գիտնականներն օգտագործել են մոլորակի ամենահզոր ալիքները, որոնք առաջացել են ուժեղ երկրաշարժերից։ «Մոլորակը ցնցելու համար ձեզ անհրաժեշտ է ուժեղ, խորը երկրաշարժ», - ասում է Ջեսիկա Իրվինգը, երկրաբանության գիտությունների ասիստենտ:
Խոշոր երկրաշարժերը շատ ավելի հզոր են, քան սովորականները, որոնց էներգիան ավելանում է 30 անգամ Ռիխտերի սանդղակի յուրաքանչյուր լրացուցիչ աստիճանի հետ միասին: Իրվինգն իր լավագույն տվյալները ստանում է 7.0 և ավելի մագնիտուդով երկրաշարժերից, քանի որ նման մեծ ցնցումների հետևանքով արձակված սեյսմիկ ալիքները տարածվում են տարբեր ուղղություններով և կարող են միջուկով շարժվել դեպի մոլորակի մյուս կողմը և վերադառնալ: Այս ուսումնասիրության համար հիմնական տվյալները ստացվել են սեյսմիկ ալիքներից, որոնք գրանցվել են 8.3 մագնիտուդով երկրաշարժից՝ երկրորդ ամենախոր երկրաշարժը, որը երբևէ գրանցվել է երկրաբանների կողմից, որը ցնցել է Բոլիվիան 1994 թվականին:
«Այս ուժգնության երկրաշարժերը հաճախ չեն լինում. Մենք շատ բախտավոր ենք, որ այժմ աշխարհում շատ ավելի շատ սեյսմաչափեր են տեղադրված, քան 20 տարի առաջ: Սեյսմոլոգիան նույնպես մեծապես փոխվել է վերջին 20 տարում նոր գործիքների և համակարգչային հզորության շնորհիվ:
Սեյսմոլոգները և տվյալների գիտնականները օգտագործում են սուպերհամակարգիչներ, ինչպիսին է Փրինսթոնի Tiger կլաստեր սուպերհամակարգիչը, որպեսզի նմանակեն գետնի խորքում սեյսմիկ ալիքների ցրման բարդ վարքը:
Տեխնոլոգիաները հիմնված են ալիքների հիմնարար հատկությունների վրա՝ արտացոլվելու և բեկվելու կարողության վրա։ Ինչպես լույսի ալիքները կարող են ցատկել (արտացոլվել) հայելուց կամ թեքվել (բեկվել), երբ անցնում են պրիզմայով, սեյսմիկ ալիքները շարժվում են միատարր ժայռերի միջով, բայց արտացոլվում կամ բեկվում են, երբ բախվում են կոպիտ մակերեսների:
«Մենք գիտենք, որ գրեթե բոլոր առարկաներն ունեն անհավասար մակերես և, հետևաբար, կարող են ցրել լույսը», - ասում է Ուենբո Վուն՝ հետազոտության գլխավոր հեղինակը, ով վերջերս դոկտորի կոչում է ստացել երկրաբանության ոլորտում և ներկայումս հետդոկտորական է սովորում Կալիֆորնիայի տեխնոլոգիական ինստիտուտում: «Այս փաստի շնորհիվ մենք կարող ենք «տեսնել» այս օբյեկտները. ցրված ալիքները տեղեկատվություն են կրում այն մակերեսների կոշտության մասին, որոնց նրանք հանդիպում են իրենց ճանապարհին: Այս ուսումնասիրության ընթացքում մենք դիտարկել ենք ցրվող սեյսմիկ ալիքները, որոնք ճանապարհորդում են Երկրի խորքերը՝ որոշելու հայտնաբերված 660 կիլոմետրանոց սահմանի «կոպտությունը»:
Հետազոտողները զարմացած էին, թե որքան «կոպիտ» է այս սահմանը, նույնիսկ ավելի շատ, քան մակերեսային շերտը, որի վրա մենք ապրում ենք: «Այլ կերպ ասած, այս ստորգետնյա շերտը ավելի բարդ տեղագրություն ունի, քան Ժայռոտ լեռները կամ Ապալաչյան լեռնային համակարգը», - ասաց Վուն: Նրանց վիճակագրական մոդելը չկարողացավ որոշել այս ստորգետնյա լեռների ճշգրիտ բարձրությունները, բայց մեծ հավանականություն կա, որ դրանք շատ ավելի բարձր են, քան Երկրի մակերեսի վրա գտնվող որևէ այլ բան: Գիտնականները նկատել են նաև, որ 660 կիլոմետրանոց սահմանը նույնպես անհավասարաչափ է բաշխված։ Ճիշտ այնպես, ինչպես ցամաքային շերտն ունի հարթ օվկիանոսի մակերևույթներ որոշ մասերում, իսկ որոշ մասում՝ հսկա լեռներ, 660 կմ սահմանը նույնպես ունի կոպիտ գոտիներ և հարթ շերտեր իր մակերեսին։ Հետազոտողները նաև դիտարկել են ստորգետնյա շերտերը 410 կիլոմետր խորության վրա և միջին թիկնոցի վերին մասում, սակայն չեն կարողացել նման կոպտություն գտնել այս մակերեսների վրա:
«Նրանք պարզեցին, որ 660 կիլոմետրանոց սահմանը նույնքան բարդ է, որքան մակերևութային շերտը», - ասում է սեյսմոլոգ Քրիստինա Հաուզերը, Տոկիոյի տեխնոլոգիական ինստիտուտի ասիստենտ, ով չի ներգրավվել հետազոտության մեջ: «Հզոր երկրաշարժերի արդյունքում ստեղծված սեյսմիկ ալիքների օգտագործումը գետնի տակ 3 կիլոմետր խորությամբ տեղանքի բարձրության 660 կիլոմետր տարբերություն գտնելու համար աներևակայելի սխրանք է... Նրանց հայտնագործությունները նշանակում են, որ ապագայում, օգտագործելով ավելի բարդ սեյսմիկ գործիքներ, մենք կկարողանանք. հայտնաբերել նախկինում անհայտ, նուրբ ազդանշաններ, որոնք մեզ կբացահայտեն մեր մոլորակի ներքին շերտերի նոր հատկությունները»:
Սեյսմոլոգ Ջեսիկա Իրվինգը, երկրաֆիզիկայի ասիստենտ, երկու երկնաքար է պահում Փրինսթոնի համալսարանի հավաքածուից, որոնք երկաթ են պարունակում և համարվում են երկիր մոլորակների մաս:
Լուսանկարը՝ Դենիս Ափելվայթի կողմից։
Ինչ է դա նշանակում:
660 կիլոմետրանոց սահմանի երկայնքով կոպիտ մակերեսների առկայությունը կարևոր է հասկանալու համար, թե ինչպես է ձևավորվում և գործում մեր մոլորակը: Այս շերտը թիկնոցը, որը կազմում է մեր մոլորակի ծավալի մոտ 84 տոկոսը, բաժանում է վերին և ստորին հատվածների։ Տարիներ շարունակ երկրաբանները վիճել են, թե որքան կարևոր է այս սահմանը: Մասնավորապես, նրանք ուսումնասիրել են, թե ինչպես է ջերմությունը տեղափոխվում թիկնոցով, և արդյոք տաքացած ժայռերը շարժվում են Գուտենբերգի սահմանից (2900 կիլոմետր խորության վրա թիկնոցը միջուկից բաժանող շերտը) մինչև թիկնոցի գագաթը, թե՞ այս շարժումը: 660 կմ սահմանին ընդհատվում է. Որոշ երկրաքիմիական և հանքաբանական ապացույցներ ցույց են տալիս, որ թիկնոցի վերին և ստորին շերտերն ունեն տարբեր քիմիական բաղադրություններ, ինչը հաստատում է այն գաղափարը, որ երկու շերտերը ջերմային կամ ֆիզիկապես անխառնելի են: Այլ դիտարկումները ենթադրում են, որ թիկնոցի վերին և ստորին շերտերը քիմիական տարբերություն չունեն, ինչը սկիզբ է դնում այսպես կոչված «լավ խառնված թիկնոցի» մասին բանավեճին, որտեղ թիկնոցի երկու շերտերն էլ մասնակցում են հարակից ջերմափոխանակման ցիկլին:
«Մեր ուսումնասիրությունը նոր պատկերացումներ է տալիս այս բանավեճի վերաբերյալ», - ասաց Վենբո Վուն: Այս ուսումնասիրությունից ստացված տվյալները հուշում են, որ երկու կողմերն էլ կարող են մասամբ իրավացի լինել։ 660 կմ սահմանի ավելի հարթ շերտերը կարող են ձևավորվել մանրակրկիտ, ուղղահայաց խառնման արդյունքում, որտեղ ավելի կոշտ, լեռնային գոտիները կարող են ձևավորվել, որտեղ վերին և ստորին թիկնոցների խառնումը այնքան էլ հարթ չի ընթացել:
Բացի այդ, հայտնաբերված սահմանի շերտի «կոպտությունը» հայտնաբերվել է մեծ, միջին և փոքր մասշտաբներով հետազոտող գիտնականների կողմից, ինչը տեսականորեն կարող է առաջանալ ջերմային անոմալիաների կամ քիմիական տարասեռության պատճառով: Բայց քանի որ ջերմությունը տեղափոխվում է թիկնոցում, Վուն բացատրում է, որ ցանկացած փոքրածավալ ջերմային անոմալիա կհարթվի մի քանի միլիոն տարվա ընթացքում: Այսպիսով, միայն քիմիական տարասեռությունը կարող է բացատրել այս շերտի կոպտությունը:
Ի՞նչը կարող է առաջացնել նման նշանակալի քիմիական տարասեռություն: Օրինակ՝ թիկնոցի շերտերում ժայռերի հայտնվելը, որոնք պատկանել են երկրի ընդերքին և այնտեղ տեղափոխվել միլիոնավոր տարիների ընթացքում։ Գիտնականները երկար ժամանակ քննարկել են ծովի հատակի թիթեղների ճակատագիրը, որոնք թիկնոց են մղվում սուզման գոտիների միջոցով, որոնք բախվում են Խաղաղ օվկիանոսում և երկրագնդի այլ մասերում: Weibo Wu-ն և Jessica Irving-ը ենթադրում են, որ այս թիթեղների մնացորդները այժմ կարող են լինել 660 կիլոմետրանոց սահմանից վեր կամ ցածր:
«Շատերը կարծում են, որ բավական դժվար է ուսումնասիրել մոլորակի ներքին կառուցվածքը և նրա փոփոխությունները վերջին 4.5 միլիարդ տարվա ընթացքում՝ օգտագործելով միայն սեյսմիկ ալիքների տվյալները: «Բայց դա հեռու է իրականությունից», - ասաց Իրվինգը: «Այս հետազոտությունը մեզ նոր տեղեկություններ է տվել հնագույն տեկտոնական թիթեղների ճակատագրի մասին, որոնք իջել են թիկնոցը միլիարդավոր տարիների ընթացքում»:
Ի վերջո, Իրվինգը ավելացրեց. «Ես կարծում եմ, որ սեյսմոլոգիան ամենահետաքրքիրն է, երբ այն օգնում է մեզ հասկանալ մեր մոլորակի ներքին կառուցվածքը տարածության և ժամանակի մեջ»:
Թարգմանության հեղինակից. Ես միշտ ցանկացել եմ ուժերս փորձել թարգմանել գիտահանրամատչելի հոդված անգլերենից ռուսերեն, բայց չէի սպասում: ինչքան դա բարդ է. Մեծ հարգանք նրանց համար, ովքեր կանոնավոր և արդյունավետ կերպով թարգմանում են Habré-ի հոդվածները: Տեքստը մասնագիտորեն թարգմանելու համար անհրաժեշտ է ոչ միայն անգլերեն իմանալ, այլև հասկանալ թեման՝ ուսումնասիրելով երրորդ կողմի աղբյուրները: Ավելացրե՛ք մի փոքր «գագ», որպեսզի այն ավելի բնական հնչի, բայց և չշռայլեք՝ հոդվածը չփչացնելու համար։ Շատ շնորհակալ եմ կարդալու համար :)
Source: www.habr.com