Vsi šolarji vedo, da je planet Zemlja razdeljen na tri (ali štiri) velike plasti: skorjo, plašč in jedro. To na splošno drži, čeprav ta posplošitev ne upošteva več dodatnih plasti, ki so jih identificirali znanstveniki, od katerih je ena na primer prehodna plast znotraj plašča.
V študiji, objavljeni 15. februarja 2019, sta geofizičarka Jessica Irving in magistrski študent Wenbo Wu z univerze Princeton v sodelovanju s Sidao Ni iz Geodetskega in geofizikalnega inštituta na Kitajskem uporabila podatke, pridobljene iz močnega potresa leta 1994 v Boliviji, da bi našla gore. in druge topografske značilnosti na površini prehodnega območja globoko v plašču. Ta plast, ki se nahaja 660 kilometrov pod zemljo, ločuje zgornji in spodnji plašč (brez uradnega imena za to plast so jo raziskovalci preprosto poimenovali "660-kilometrska meja").
Da bi "pogledali" tako globoko pod zemljo, so znanstveniki uporabili najmočnejše valove na planetu, ki so jih povzročili močni potresi. "Potrebujete močan, globok potres, da pretresete planet," je dejala Jessica Irving, docentka za geoznanosti.
Veliki potresi so veliko močnejši od običajnih – katerih energija se poveča za 30-krat z vsako dodatno stopnjo po Richterjevi lestvici. Irving dobi najboljše podatke iz potresov z magnitudo 7.0 in več, ker se seizmični valovi, ki jih oddajajo tako veliki potresi, širijo v različne smeri in lahko potujejo skozi jedro na drugo stran planeta in nazaj. Ključni podatki za to študijo so izhajali iz seizmičnih valov, ki so bili zabeleženi pri potresu z magnitudo 8.3 – drugem najglobljem potresu, ki so ga kdaj zabeležili geologi – ki je leta 1994 pretresel Bolivijo.
»Potresi te magnitude se ne zgodijo pogosto. Imamo veliko srečo, da je zdaj po svetu nameščenih veliko več seizmometrov kot pred 20 leti. Tudi seizmologija se je v zadnjih 20 letih močno spremenila, zahvaljujoč novim instrumentom in računalniški moči.
Seizmologi in podatkovni znanstveniki uporabljajo superračunalnike, kot je Princetonov grozdni superračunalnik Tiger, da simulirajo zapleteno vedenje sipanja seizmičnih valov globoko pod zemljo.
Tehnologije temeljijo na temeljnih lastnostih valov: njihovi zmožnosti odboja in loma. Tako kot se svetlobni valovi lahko odbijejo (odbijejo) od ogledala ali upognejo (lomijo), ko gredo skozi prizmo, seizmični valovi potujejo skozi homogene kamnine, vendar se odbijajo ali lomijo, ko naletijo na grobe površine na svoji poti.
"Vemo, da imajo skoraj vsi predmeti neravne površine in zato lahko razpršijo svetlobo," je dejal Wenbo Wu, glavni avtor študije, ki je pred kratkim doktoriral iz geonomije in trenutno opravlja podoktorsko štipendijo na Kalifornijskem inštitutu za tehnologijo. »Zahvaljujoč temu dejstvu lahko te objekte »vidimo« – razpršeni valovi nosijo informacije o hrapavosti površin, s katerimi se srečujejo na svoji poti. V tej študiji smo preučevali razpršene seizmične valove, ki potujejo globoko v notranjost Zemlje, da bi določili "hrapavost" najdene 660-kilometrske meje."
Raziskovalce je presenetilo, kako »groba« je ta meja – še bolj kot površinska plast, na kateri živimo. "Z drugimi besedami, ta podzemna plast ima bolj zapleteno topografijo kot Skalno gorovje ali gorski sistem Appalachian," je dejal Wu. Njihov statistični model ni mogel določiti točne višine teh podzemnih gora, vendar obstaja velika verjetnost, da so veliko višje od česar koli na površju Zemlje. Znanstveniki so opazili tudi, da je tudi 660-kilometrska meja neenakomerno porazdeljena. Na enak način, kot ima kopenska plast na nekaterih delih gladke oceanske površine in masivne gore na drugih, ima 660 km dolga meja tudi groba območja in gladke plasti na svoji površini. Raziskovalci so si ogledali tudi podzemne plasti na globini 410 kilometrov in na vrhu srednjega plašča, vendar na teh površinah niso našli podobne hrapavosti.
"Ugotovili so, da je 660-kilometrska meja tako zapletena kot površinska plast," je povedala seizmologinja Christina Hauser, docentka na Tokijskem inštitutu za tehnologijo, ki ni sodelovala pri študiji. »Uporaba seizmičnih valov, ki jih ustvarijo močni potresi, za iskanje 3-kilometrske razlike v nadmorski višini terena 660 kilometrov globoko pod zemljo je nepredstavljiv podvig ... Njihova odkritja pomenijo, da bomo v prihodnosti z uporabo bolj sofisticiranih seizmičnih instrumentov lahko zaznati prej neznane, subtilne signale, ki nam bodo razkrili nove lastnosti notranjih plasti našega planeta.«
Seizmologinja Jessica Irving, docentka za geofiziko, hrani dva meteorita iz zbirke Univerze Princeton, ki vsebujeta železo in naj bi bila del planeta Zemlje.
Fotografiral Denis Appelwhite.
Kaj to pomeni?
Obstoj grobih površin vzdolž 660-kilometrske meje je pomemben za razumevanje oblikovanja in delovanja našega planeta. Ta plast deli plašč, ki predstavlja približno 84 odstotkov prostornine našega planeta, na zgornji in spodnji del. Geologi že leta razpravljajo o tem, kako pomembna je ta meja. Še posebej so proučevali, kako se toplota prenaša skozi plašč – in ali se segrete kamnine premikajo od Gutenbergove meje (plast, ki ločuje plašč od jedra na globini 2900 kilometrov) navzgor do vrha plašča ali pa to gibanje se prekine na 660-kilometrski meji. Nekateri geokemični in mineraloški dokazi kažejo, da imata zgornja in spodnja plast plašča različno kemično sestavo, kar podpira idejo, da se plasti termično ali fizično ne mešata. Druga opažanja kažejo, da zgornja in spodnja plast plašča nimata kemijske razlike, kar je povzročilo razpravo o tako imenovanem "dobro mešanem plašču", kjer obe plasti plašča sodelujeta v sosednjem ciklu izmenjave toplote.
"Naša študija ponuja nove vpoglede v to razpravo, " je dejal Wenbo Wu. Podatki, pridobljeni s to študijo, kažejo, da imata lahko obe strani delno prav. Bolj gladki sloji meje 660 km so morda nastali zaradi temeljitega, navpičnega mešanja, kjer so lahko nastala bolj groba, gorata območja, kjer mešanje zgornjega in spodnjega plašča ni potekalo tako gladko.
Poleg tega so znanstveniki raziskovalci zaznali "hrapavost" plasti na najdeni meji na velikih, srednjih in majhnih lestvicah, kar bi teoretično lahko povzročili toplotne anomalije ali kemična heterogenost. Toda zaradi načina, kako se toplota prenaša v plašču, pojasnjuje Wu, bi se vsaka manjša toplotna anomalija zgladila v nekaj milijonih let. Tako lahko le kemična heterogenost pojasni hrapavost te plasti.
Kaj bi lahko povzročilo tako pomembno kemijsko heterogenost? Na primer pojav kamnin v plasteh plašča, ki so pripadale zemeljski skorji in so se tja premikale v več milijonih let. Znanstveniki že dolgo razpravljajo o usodi plošč na morskem dnu, ki jih subdukcijska območja, ki trčijo okoli Tihega oceana in drugih delov sveta, potisnejo v plašč. Weibo Wu in Jessica Irving nakazujeta, da so ostanki teh plošč zdaj nad ali pod mejo 660 kilometrov.
»Mnogi ljudje verjamejo, da je precej težko preučiti notranjo zgradbo planeta in njene spremembe v zadnjih 4.5 milijarde let samo z uporabo podatkov o seizmičnih valovih. "Toda to še zdaleč ni res," je dejal Irving. "Ta raziskava nam je dala nove informacije o usodi starodavnih tektonskih plošč, ki so se skozi milijarde let spustile v plašč."
Nazadnje je Irving dodal: "Mislim, da je seizmologija najbolj zanimiva, ko nam pomaga razumeti notranjo strukturo našega planeta v prostoru in času."
Od avtorja prevoda: Vedno sem si želel poskusiti prevesti poljudnoznanstveni članek iz angleščine v ruščino, a tega nisem pričakoval kolikor zapleteno je. Veliko spoštovanje do tistih, ki redno in učinkovito prevajajo članke na Habréju. Če želite profesionalno prevesti besedilo, ne potrebujete le znanja angleščine, temveč tudi razumevanje same teme s preučevanjem virov tretjih oseb. Dodajte malo "gaga", da bo zvenelo bolj naravno, vendar tudi ne pretiravajte, da ne pokvarite članka. Najlepša hvala za branje :)
Vir: www.habr.com