Tüm okul çocukları Dünya gezegeninin üç (veya dört) büyük katmana bölündüğünü biliyor: kabuk, manto ve çekirdek. Bu genelleme, bilim adamları tarafından belirlenen birkaç ek katmanı hesaba katmasa da, bu genel olarak doğrudur; bunlardan biri, örneğin manto içindeki geçiş katmanıdır.
15 Şubat 2019'da yayınlanan bir çalışmada, Princeton Üniversitesi'nden jeofizikçi Jessica Irving ve yüksek lisans öğrencisi Wenbo Wu, Çin'deki Jeodezi ve Jeofizik Enstitüsü'nden Sidao Ni ile işbirliği içinde, dağları bulmak için 1994'te Bolivya'da meydana gelen güçlü depremden elde edilen verileri kullandı. ve mantonun derinliklerindeki geçiş bölgesinin yüzeyindeki diğer topografik özellikler. Yerin 660 kilometre altında yer alan bu katman, üst ve alt mantoyu birbirinden ayırıyor (araştırmacılar bu katmana resmi bir isim vermek yerine basitçe "660 kilometrelik sınır" adını verdiler).
Yerin bu kadar derinlerine "bakmak" için bilim adamları, güçlü depremlerin neden olduğu gezegendeki en güçlü dalgaları kullandılar. Yer bilimleri yardımcı doçenti Jessica Irving, "Gezegeni sarsmak için güçlü, derin bir depreme ihtiyacınız var" dedi.
Büyük depremler sıradan depremlerden çok daha güçlüdür; Richter ölçeğinin yukarısındaki her adımda enerjisi 30 kat artar. Irving en iyi verilerini 7.0 ve üzeri büyüklükteki depremlerden alıyor çünkü bu kadar büyük depremlerin gönderdiği sismik dalgalar farklı yönlere yayılıyor ve çekirdek boyunca gezegenin diğer tarafına gidip geri gidebiliyor. Bu çalışma için önemli veriler, 8.3 yılında Bolivya'yı sarsan 1994 büyüklüğündeki depremden (jeologlar tarafından şimdiye kadar kaydedilen en derin ikinci deprem) kaydedilen sismik dalgalardan geldi.
"Bu büyüklükte depremler çok sık olmuyor. Artık dünya çapında 20 yıl öncesine göre çok daha fazla sismometre kurulu olduğu için çok şanslıyız. Yeni aletler ve bilgisayar gücü sayesinde sismoloji de son 20 yılda büyük ölçüde değişti.
Sismologlar ve veri bilimcileri, sismik dalgaların yerin derinliklerine saçılmasının karmaşık davranışını simüle etmek için Princeton'un Tiger küme süper bilgisayarı gibi süper bilgisayarları kullanıyor.
Teknolojiler dalgaların temel özelliklerine dayanmaktadır: yansıma ve kırılma yetenekleri. Işık dalgalarının bir aynadan sekebilmesi (yansıması) veya bir prizmadan geçerken bükülmesi (kırılması) gibi, sismik dalgalar da homojen kayaların içinden geçer ancak yolları üzerindeki pürüzlü yüzeylerle karşılaştıklarında yansıtılır veya kırılır.
Yakın zamanda coğrafya alanında doktora yapmış olan ve şu anda California Teknoloji Enstitüsü'nde doktora sonrası araştırmasına devam eden çalışmanın başyazarı Wenbo Wu, "Neredeyse tüm nesnelerin düzgün olmayan yüzeylere sahip olduğunu ve bu nedenle ışığı dağıtabildiğini biliyoruz" dedi. “Bu gerçek sayesinde bu nesneleri “görebiliyoruz”; saçılan dalgalar, yollarında karşılaştıkları yüzeylerin pürüzlülüğü hakkında bilgi taşıyor. Bu çalışmada, bulunan 660 kilometrelik sınırın "pürüzlülüğünü" belirlemek için Dünya'nın derinliklerine doğru ilerleyen sismik dalgaların saçılımını inceledik."
Araştırmacılar bu sınırın bu kadar "pürüzlü" olması karşısında şaşırdılar; hatta üzerinde yaşadığımız yüzey katmanından bile daha fazla. Wu, "Başka bir deyişle, bu yeraltı katmanı, Rocky Dağları veya Appalachian dağ sisteminden daha karmaşık bir topografyaya sahip" dedi. İstatistiksel modelleri bu yer altı dağlarının tam yüksekliğini belirleyemedi, ancak bunların Dünya yüzeyindeki herhangi bir şeyden çok daha yüksek olma ihtimalleri oldukça yüksek. Bilim insanları ayrıca 660 kilometrelik sınırın da dengesiz dağıldığını fark etti. Kara katmanının bazı kesimlerinde pürüzsüz okyanus yüzeyleri, bazı kesimlerinde ise masif dağlar olduğu gibi, 660 km'lik sınırın da yüzeyinde engebeli bölgeler ve pürüzsüz katmanlar bulunur. Araştırmacılar ayrıca 410 kilometre derinlikteki ve orta mantonun tepesindeki yer altı katmanlarına da baktılar ancak bu yüzeylerde benzer pürüzlülük bulamadılar.
Çalışmada yer almayan Tokyo Teknoloji Enstitüsü'nde yardımcı doçent olan sismolog Christina Hauser, "660 kilometrelik sınırın yüzey katmanı kadar karmaşık olduğunu buldular" dedi. “Güçlü depremlerin yarattığı sismik dalgaları kullanarak yerin 3 kilometre derinliğindeki arazinin yüksekliğindeki 660 kilometrelik farkı bulmak hayal bile edilemeyecek bir başarı... Onların keşifleri, gelecekte daha karmaşık sismik aletler kullanarak daha gelişmiş sismik araçlar kullanacağımız anlamına geliyor. bize gezegenimizin iç katmanlarının yeni özelliklerini açığa çıkaracak, daha önce bilinmeyen, incelikli sinyalleri tespit edebilecek."
Jeofizik alanında yardımcı doçent olan sismolog Jessica Irving, Princeton Üniversitesi koleksiyonundan demir içeren ve Dünya gezegeninin bir parçası olduğuna inanılan iki göktaşı tutuyor.
Denis Appelwhite'ın çektiği fotoğraf.
Bu ne anlama geliyor?
660 kilometrelik sınır boyunca engebeli yüzeylerin varlığı, gezegenimizin nasıl oluştuğunu ve işlediğini anlamak açısından önemlidir. Bu katman, gezegenimizin hacminin yaklaşık yüzde 84'ünü oluşturan mantoyu üst ve alt bölümlere ayırır. Yıllarca jeologlar bu sınırın ne kadar önemli olduğunu tartıştılar. Özellikle, ısının manto boyunca nasıl taşındığını ve ısıtılmış kayaların Gutenberg sınırından (mantoyu çekirdekten ayıran 2900 kilometre derinlikteki katman) mantonun tepesine kadar hareket edip etmediğini veya bu hareketin olup olmadığını incelediler. 660 kilometrelik sınırda kesintiye uğradı. Bazı jeokimyasal ve mineralojik kanıtlar, mantonun üst ve alt katmanlarının farklı kimyasal bileşimlere sahip olduğunu ileri sürüyor ve bu da iki katmanın termal veya fiziksel olarak karışmaz olduğu fikrini destekliyor. Diğer gözlemler mantonun üst ve alt katmanlarının hiçbir kimyasal farklılığa sahip olmadığını ileri sürüyor ve mantonun her iki katmanının da bitişik bir ısı değişim döngüsüne katıldığı "iyi karışmış manto" hakkındaki tartışmaya yol açıyor.
Wenbo Wu, "Çalışmamız bu tartışmaya yeni bakış açıları sağlıyor." dedi. Bu çalışmadan elde edilen veriler her iki tarafın da kısmen haklı olabileceğini düşündürmektedir. 660 km'lik sınırın daha pürüzsüz katmanları, tam dikey karışım nedeniyle oluşmuş olabilir; üst ve alt manto karışımının düzgün ilerlemediği daha kaba, dağlık bölgeler oluşmuş olabilir.
Ek olarak, bulunan sınırdaki katmanın "pürüzlülüğü", araştırma bilim adamları tarafından büyük, orta ve küçük ölçeklerde tespit edildi; bu durum teorik olarak termal anormalliklerden veya kimyasal heterojenlikten kaynaklanabiliyor. Ancak ısının mantoda taşınma şekli nedeniyle Wu, küçük ölçekli herhangi bir termal anormalliğin birkaç milyon yıl içinde düzeleceğini açıklıyor. Dolayısıyla bu tabakanın pürüzlülüğünü yalnızca kimyasal heterojenlik açıklayabilir.
Bu kadar önemli kimyasal heterojenliğe ne sebep olabilir? Örneğin, yer kabuğuna ait olan ve milyonlarca yıl boyunca oraya taşınan manto katmanlarındaki kayaların ortaya çıkışı. Bilim adamları, Pasifik Okyanusu ve dünyanın diğer bölgeleri etrafında çarpışan dalma dalma bölgeleri tarafından mantoya itilen deniz tabanındaki plakaların kaderini uzun süredir tartışıyorlar. Weibo Wu ve Jessica Irving, bu plakaların kalıntılarının şu anda 660 kilometrelik sınırın üstünde veya altında olabileceğini öne sürüyor.
“Birçok kişi, yalnızca sismik dalga verilerini kullanarak gezegenin iç yapısını ve son 4.5 milyar yıldaki değişimlerini incelemenin oldukça zor olduğuna inanıyor. Irving, "Fakat bu gerçek olmaktan çok uzak!" dedi. "Bu araştırma bize, milyarlarca yıl boyunca mantoya inen antik tektonik plakaların kaderi hakkında yeni bilgiler verdi."
Irving son olarak şunları ekledi: "Sismolojinin, gezegenimizin uzay ve zaman içindeki iç yapısını anlamamıza yardımcı olduğu zaman en ilgi çekici olduğunu düşünüyorum."
Çevirinin yazarından: Her zaman bir popüler bilim makalesini İngilizceden Rusçaya çevirmek için şansımı denemek istemiştim ama bunu beklemiyordum kadarıyla karmaşık. Habré ile ilgili makaleleri düzenli ve verimli bir şekilde çevirenlere çok saygı duyuyorum. Bir metni profesyonelce çevirmek için yalnızca İngilizce bilmeniz değil, aynı zamanda üçüncü taraf kaynakları inceleyerek konunun kendisini de anlamanız gerekir. Daha doğal görünmesi için biraz "şaka" ekleyin, ancak makaleyi bozmamak için aşırıya kaçmayın. Okuduğunuz için çok teşekkürler :)
Kaynak: habr.com