बोलिव्हियामधील शक्तिशाली भूकंपांनी जमिनीखालील 660 किलोमीटर पर्वत कसे उघडले

सर्व शाळकरी मुलांना माहित आहे की पृथ्वी ग्रह तीन (किंवा चार) मोठ्या स्तरांमध्ये विभागलेला आहे: कवच, आवरण आणि कोर. हे सामान्यतः खरे आहे, जरी हे सामान्यीकरण शास्त्रज्ञांनी ओळखलेल्या अनेक अतिरिक्त स्तरांना विचारात घेत नाही, ज्यापैकी एक, उदाहरणार्थ, आवरणातील संक्रमण स्तर आहे.

15 फेब्रुवारी 2019 रोजी प्रकाशित झालेल्या अभ्यासात, भूभौतिकशास्त्रज्ञ जेसिका इरविंग आणि प्रिन्सटन विद्यापीठातील मास्टर्स विद्यार्थी वेनबो वू यांनी, चीनमधील जिओडेटिक अँड जिओफिजिकल इन्स्टिट्यूटच्या सिदाओ नी यांच्या सहकार्याने, पर्वत शोधण्यासाठी बोलिव्हियातील 1994 च्या शक्तिशाली भूकंपातून मिळालेल्या डेटाचा वापर केला. आणि आच्छादनाच्या आत खोलवर असलेल्या संक्रमण क्षेत्राच्या पृष्ठभागावरील इतर स्थलाकृतिक वैशिष्ट्ये. हा थर, 660 किलोमीटर भूगर्भात स्थित आहे, वरचा आणि खालचा आवरण वेगळे करतो (या थराचे औपचारिक नाव न घेता, संशोधकांनी त्याला फक्त "660-किलोमीटर सीमा" म्हटले आहे).

भूगर्भात इतक्या खोलवर "पाहण्यासाठी" वैज्ञानिकांनी ग्रहावरील सर्वात शक्तिशाली लहरींचा वापर केला, ज्या तीव्र भूकंपामुळे उद्भवल्या. भूविज्ञानाच्या सहाय्यक प्राध्यापक जेसिका इरविंग म्हणाल्या, “पृथ्वीला हादरवण्यासाठी तुम्हाला मजबूत, खोल भूकंपाची गरज आहे.

मोठे भूकंप हे सामान्य भूकंपांपेक्षा खूप शक्तिशाली असतात - ज्याची ऊर्जा रिश्टर स्केलच्या प्रत्येक अतिरिक्त पायरीने 30 पट वाढते. इरविंगला 7.0 आणि त्याहून अधिक तीव्रतेच्या भूकंपांमधुन त्याचा सर्वोत्तम डेटा मिळतो कारण अशा मोठ्या भूकंपांद्वारे पाठवलेल्या भूकंपाच्या लाटा वेगवेगळ्या दिशांना पसरतात आणि ग्रहाच्या दुसऱ्या बाजूला आणि मागे प्रवास करू शकतात. या अभ्यासासाठी, 8.3 तीव्रतेच्या भूकंपापासून रेकॉर्ड केलेल्या भूकंपीय लहरींमधून महत्त्वाचा डेटा प्राप्त झाला होता- भूगर्भशास्त्रज्ञांनी नोंदवलेला दुसरा सर्वात खोल भूकंप- ज्याने 1994 मध्ये बोलिव्हियाला हादरवले होते.

“या तीव्रतेचे भूकंप वारंवार होत नाहीत. आम्ही खूप भाग्यवान आहोत की 20 वर्षांपूर्वीच्या तुलनेत आता जगभर जास्त सिस्मोमीटर बसवले गेले आहेत. नवीन उपकरणे आणि संगणक शक्तीमुळे भूकंपविज्ञान देखील गेल्या 20 वर्षांमध्ये मोठ्या प्रमाणात बदलले आहे.

भूकंपशास्त्रज्ञ आणि डेटा शास्त्रज्ञ प्रिन्स्टनच्या टायगर क्लस्टर सुपरकॉम्प्युटरसारख्या सुपर कॉम्प्युटरचा वापर करतात, भूगर्भात खोलवर भूकंपाच्या लाटा पसरवण्याच्या जटिल वर्तनाचे अनुकरण करतात.

तंत्रज्ञान हे लहरींच्या मूलभूत गुणधर्मांवर आधारित आहेत: त्यांची परावर्तित आणि अपवर्तन करण्याची क्षमता. ज्याप्रमाणे प्रकाश लहरी प्रिझममधून जातात तेव्हा आरशातून उसळतात (प्रतिबिंबित) किंवा वाकतात (अपवर्तित) करतात, त्याचप्रमाणे भूकंपाच्या लाटा एकसंध खडकांमधून प्रवास करतात परंतु जेव्हा त्यांच्या मार्गावर खडबडीत पृष्ठभाग येतात तेव्हा ते परावर्तित किंवा अपवर्तित होतात.

"आम्हाला माहित आहे की जवळजवळ सर्व वस्तूंचे पृष्ठभाग असमान असतात आणि त्यामुळे ते प्रकाश विखुरतात," असे वेन्बो वू म्हणाले, अभ्यासाचे प्रमुख लेखक, ज्यांनी नुकतीच जिओनोमीमध्ये डॉक्टरेट मिळविली आहे आणि सध्या कॅलिफोर्निया इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजीमध्ये पोस्टडॉक्टरल फेलोशिप घेत आहेत. “या वस्तुस्थितीबद्दल धन्यवाद, आम्ही या वस्तू “पाहू” शकतो - विखुरलेल्या लाटा त्यांच्या मार्गावर आलेल्या पृष्ठभागाच्या खडबडीतपणाबद्दल माहिती देतात. या अभ्यासात, सापडलेल्या 660-किलोमीटरच्या सीमारेषेचा "उग्रपणा" निश्चित करण्यासाठी आम्ही पृथ्वीच्या आत खोलवर प्रवास करणाऱ्या भूकंपाच्या लाटा विखुरल्याकडे पाहिले."

संशोधकांना आश्चर्य वाटले की ही सीमा किती "उग्र" आहे - आपण ज्या पृष्ठभागावर राहतो त्यापेक्षाही अधिक. “दुसर्‍या शब्दांत, या भूगर्भातील थराची स्थलाकृति रॉकी पर्वत किंवा अॅपलाचियन पर्वतीय प्रणालीपेक्षा अधिक जटिल आहे,” वू म्हणाले. त्यांचे सांख्यिकीय मॉडेल या भूगर्भातील पर्वतांची अचूक उंची निर्धारित करण्यात अक्षम होते, परंतु पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील कोणत्याही गोष्टीपेक्षा ते खूप उंच असण्याची चांगली शक्यता आहे. शास्त्रज्ञांच्या लक्षात आले की 660-किलोमीटर सीमा देखील असमानपणे वितरीत केली गेली आहे. ज्या प्रकारे जमिनीच्या थराला काही भागांमध्ये गुळगुळीत सागरी पृष्ठभाग आणि काही भागांमध्ये प्रचंड पर्वत आहेत, त्याच प्रकारे 660 किमीच्या सीमारेषेलाही खडबडीत क्षेत्रे आणि पृष्ठभागावर गुळगुळीत स्तर आहेत. संशोधकांनी 410 किलोमीटरच्या खोलीवर आणि मधल्या आवरणाच्या शीर्षस्थानी भूगर्भातील स्तरांकडे देखील पाहिले, परंतु या पृष्ठभागांमध्ये समान खडबडीतपणा शोधण्यात अक्षम होते.

"त्यांना आढळून आले की 660-किलोमीटरची सीमा पृष्ठभागाच्या थराप्रमाणेच गुंतागुंतीची आहे," असे भूकंपशास्त्रज्ञ क्रिस्टीना हॉसर, टोकियो इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजीच्या सहाय्यक प्राध्यापक, जे अभ्यासात सहभागी नव्हते, म्हणाले. भूगर्भातील 3 किलोमीटर खोल भूभागाच्या उंचीमध्ये 660 किलोमीटरचा फरक शोधण्यासाठी शक्तिशाली भूकंपामुळे निर्माण झालेल्या भूकंपाच्या लाटा वापरणे ही एक अकल्पनीय कामगिरी आहे... त्यांच्या शोधांचा अर्थ असा आहे की भविष्यात, अधिक अत्याधुनिक भूकंपीय साधनांचा वापर करून, आम्ही सक्षम होऊ शकू. पूर्वीचे अज्ञात, सूक्ष्म सिग्नल शोधण्यासाठी, जे आपल्या ग्रहाच्या आतील थरांचे नवीन गुणधर्म आपल्याला प्रकट करतील."

भूकंपशास्त्रज्ञ जेसिका इरविंग, भूभौतिकशास्त्राचे सहाय्यक प्राध्यापक, प्रिन्स्टन युनिव्हर्सिटीच्या संग्रहातून दोन उल्का धारण करतात ज्यात लोह आहे आणि ते पृथ्वीचा भाग असल्याचे मानले जाते.
डेनिस अॅपलव्हाइटने घेतलेला फोटो.

याचा अर्थ काय?

आपला ग्रह कसा बनतो आणि कार्य करतो हे समजून घेण्यासाठी 660-किलोमीटरच्या सीमेवर खडबडीत पृष्ठभागाचे अस्तित्व महत्त्वाचे आहे. हा थर आवरणाला विभागतो, जो आपल्या ग्रहाच्या आकारमानाच्या 84 टक्के भाग बनवतो, वरच्या आणि खालच्या भागात. ही सीमा किती महत्त्वाची आहे यावर भूगर्भशास्त्रज्ञ वर्षानुवर्षे वाद घालत आहेत. विशेषतः, आवरणातून उष्णता कशी वाहून नेली जाते - आणि तापलेले खडक गुटेनबर्ग सीमेपासून (2900 किलोमीटर खोलीवर आवरणापासून वेगळे करणारा थर) आवरणाच्या वरच्या बाजूला सरकतात का, किंवा ही हालचाल कशी होते याचा अभ्यास केला. 660-किलोमीटर सीमेवर व्यत्यय आला आहे. काही भू-रासायनिक आणि खनिजशास्त्रीय पुरावे सूचित करतात की आवरणाच्या वरच्या आणि खालच्या थरांमध्ये भिन्न रासायनिक रचना आहेत, या कल्पनेला समर्थन देतात की दोन थर थर्मल किंवा भौतिकदृष्ट्या अविचल आहेत. इतर निरीक्षणे असे सुचवतात की आवरणाच्या वरच्या आणि खालच्या थरांमध्ये रासायनिक फरक नसतो, ज्यामुळे तथाकथित "सु-मिश्रित आवरण" बद्दल वाद निर्माण होतो, जेथे आवरणाचे दोन्ही स्तर समीप उष्णता विनिमय चक्रात भाग घेतात.

"आमचा अभ्यास या वादात नवीन अंतर्दृष्टी प्रदान करतो," वेनबो वू म्हणाले. या अभ्यासातून मिळालेल्या डेटावरून असे सूचित होते की दोन्ही बाजू अंशतः बरोबर असू शकतात. 660 किमीच्या सीमारेषेचा गुळगुळीत स्तर कसून, उभ्या मिश्रणामुळे तयार झाला असावा, जेथे वरच्या आणि खालच्या आवरणाचे मिश्रण सुरळीतपणे पुढे जात नसेल तेथे खडबडीत, पर्वतीय क्षेत्रे तयार झाली असतील.

याव्यतिरिक्त, शोधलेल्या सीमेवरील थराची "खडबडी" मोठ्या, मध्यम आणि लहान स्केलवर संशोधन शास्त्रज्ञांनी शोधली, जे सिद्धांततः थर्मल विसंगती किंवा रासायनिक विषमतेमुळे होऊ शकते. परंतु आवरणामध्ये उष्णता वाहून नेण्याच्या मार्गामुळे, वू स्पष्ट करतात की, कोणतीही लहान-लहान थर्मल विसंगती काही दशलक्ष वर्षांतच दूर होईल. अशा प्रकारे, केवळ रासायनिक विषमता या थराच्या उग्रपणाचे स्पष्टीकरण देऊ शकते.

अशा महत्त्वपूर्ण रासायनिक विषमता कशामुळे होऊ शकते? उदाहरणार्थ, आच्छादनाच्या थरांमध्ये खडक दिसणे जे पृथ्वीच्या कवचाशी संबंधित होते आणि लाखो वर्षांमध्ये तेथे हलवले होते. पॅसिफिक महासागर आणि जगाच्या इतर भागांभोवती आदळणाऱ्या सबडक्शन झोनद्वारे आच्छादनात ढकलल्या गेलेल्या समुद्राच्या तळावरील प्लेट्सच्या भवितव्याबद्दल शास्त्रज्ञांनी दीर्घकाळ चर्चा केली आहे. वेइबो वू आणि जेसिका इरविंग सुचवतात की या प्लेट्सचे अवशेष आता 660-किलोमीटरच्या सीमेच्या वर किंवा खाली असू शकतात.

“बर्‍याच लोकांचा असा विश्वास आहे की ग्रहाची अंतर्गत रचना आणि गेल्या 4.5 अब्ज वर्षांतील बदलांचा केवळ भूकंपीय लहरींच्या डेटाचा वापर करून अभ्यास करणे खूप कठीण आहे. “परंतु हे सत्यापासून दूर आहे!” इर्व्हिंग म्हणाले. “या संशोधनाने आम्हाला अनेक अब्जावधी वर्षांच्या आवरणात उतरलेल्या प्राचीन टेक्टोनिक प्लेट्सच्या भवितव्याबद्दल नवीन माहिती दिली आहे.”

शेवटी, इरविंग पुढे म्हणाले, "मला वाटते की भूकंपशास्त्र सर्वात मनोरंजक आहे जेव्हा ते आम्हाला अवकाश आणि वेळेत आपल्या ग्रहाची अंतर्गत रचना समजण्यास मदत करते."

अनुवादाच्या लेखकाकडून: मला नेहमी इंग्रजीतून रशियनमध्ये लोकप्रिय विज्ञान लेखाचे भाषांतर करण्याचा प्रयत्न करायचा होता, परंतु मला त्याची अपेक्षा नव्हती जिथपर्यंत ते गुंतागुंतीचे आहे. Habré वरील लेखांचे नियमित आणि कार्यक्षमतेने भाषांतर करणाऱ्यांना खूप आदर. मजकुराचे व्यावसायिक भाषांतर करण्यासाठी, तुम्हाला केवळ इंग्रजीच माहित असणे आवश्यक नाही, तर तृतीय-पक्षाच्या स्त्रोतांचा अभ्यास करून विषय समजून घेणे देखील आवश्यक आहे. ते अधिक नैसर्गिक वाटण्यासाठी थोडेसे "गॅग" जोडा, परंतु ते जास्त करू नका, जेणेकरून लेख खराब होऊ नये. वाचल्याबद्दल खूप खूप धन्यवाद :)

स्त्रोत: www.habr.com