Seismologija tampa jaudinanti, kai ji leidžia geriau suprasti vidinę mūsų planetos struktūrą tiek erdvėje, tiek laike.
Iš mokyklinių vadovėlių mes žinome, kad Žemę sudaro trys (arba keturi) sluoksniai: pluta, apvalkalas ir šerdis, kartais padalijami į vidinį ir išorinį. Tai nėra visiškai tiesa, nes ji pašalina kai kuriuos kitus sluoksnius, kuriuos mokslininkai išskiria į mūsų planetos struktūrą. Žurnale „Science“paskelbtame tyrime Princetono universiteto (JAV) ir Kinijos Geodezijos ir geofizikos instituto geofizikai praneša apie kalnus ir kitą topografiją ant sluoksnio, esančio 660 kilometrų gylyje ir skiriančio viršutinę ir apatinę mantijas.
- „Salik.biz“
„Įkvepiantis žvilgsnis yra ne didesnis kaip trijų kilometrų aukščio pokyčiai ant daugiau nei 660 kilometrų sienos, naudojant bangas, kurios sklinda per visą žemę ir atgal.“- sakė tyrime nedalyvavęs Japonijos Tokijo technologijos instituto docentas seismologė Christina Hauser.
Žemės struktūra. Šiurkštumas ties ribiniu sluoksniu 660 kilometrų gylyje rodo tariamus požeminius kalnus. Kreditas: Kyle'o McKernano, Princetono universiteto ryšių tarnybos vaizdas.
Norėdami pažvelgti į žemę giliai, mokslininkai naudoja galingiausias planetos bangas, kurias sukelia žemės drebėjimai. Gilūs stiprūs žemės drebėjimai gali pajudinti visą mantiją, o 7,0 balų žemės drebėjimai skleidžia smūgio bangas per šerdį į kitą planetos pusę ir atgal.
Atlikdami šį tyrimą, mokslininkai kreipėsi į pagrindinius duomenis apie bangas, aptiktas po 8,2 balo žemės drebėjimo - antrą galingiausią užregistruotą, kuris 1994 m. Sukrėtė Boliviją.
Norėdami modeliuoti sudėtingą bangų išsibarstymo žemės gelmėse elgesį, seismologai panaudojo Prinstono universiteto „Tiger“superkompiuterio klasterį. Modeliavimo technologija priklauso nuo pagrindinės bangų savybės: jų sugebėjimo pakeisti kryptį ir atšokti. Lygiai taip pat, kaip šviesos bangos gali būti atspindimos ar refrakcionuotos, einant per prizmę, seisminės bangos keliauja tiesiai per vienalytes uolienas, bet yra atspindimos arba refrakcionuojamos prie terpės ribos. Taigi, jų išsklaidymas perduoda informaciją apie paviršiaus nelygumus ir gilius sluoksnius.
„Mus labai nustebino gauti rezultatai. 660 kilometrų sienos topografija yra stipresnė nei Uolinių kalnų ar Apalačų. Ji yra tokia pat sudėtinga, kokią matome paviršiuje “, - rašo tyrimo autoriai.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Uolinių kalnų vaizdas iš Uolinių kalnų nacionalinio parko JAV. Kreditas: Stanislavas Savinas.
Statistinis modelis neleido tiksliai nustatyti kalnų gilumoje rastų kalnų aukščio, tačiau tapo aišku, kad nelygumai pasiskirsto netolygiai, lygiai taip pat, kaip žemės plutos paviršiuje yra lygūs vandenyno dugno ir aukštų kalnų plotai. Tyrėjai taip pat ištyrė sluoksnį 410 kilometrų gylyje, viršutinėje mantijos „pereinamosios zonos“dalyje, ir tokio topografinio išplitimo nerado.
Pasiekti rezultatai rodo, kokie modernūs seisminiai instrumentai buvo siekiant atrasti naujas ir netikėtas žemės sluoksnių savybes.
Ką tai reiškia
Pažeidimai prie 660 kilometrų sienos yra būtini norint suprasti, kaip susiformavo mūsų planeta. Ištirtas sluoksnis padalija apvalkalą, kuris sudaro apie 84 procentus Žemės tūrio, į jo viršutinę ir apatinę dalis. Geologijos mokslininkai daugelį metų diskutavo, kokia svarbi ši riba. Visų pirma jie ištyrė, kaip šiluma sklinda pro mantiją.
Kai kurie geocheminiai ir mineraloginiai duomenys rodo viršutinio ir apatinio apvalkalo cheminį skirtumą, kuris patvirtina mintį, kad abi sekcijos nesimaišo nei termiškai, nei fiziškai. Tačiau duomenys rodo, kad sklandesni regionai prie 660 km ribos gali būti kruopštaus vertikalaus maišymo rezultatas, o kalnuoti regionai galėjo susidaryti ten, kur nemaišoma.
Be to, aptiktus pažeidimus teoriškai gali sukelti šiluminės anomalijos ar cheminiai pažeidimai. Bet dėl šilumos persiskirstymo apvalkalu bet kokia nedidelė šiluminė anomalija bus išlyginta per milijoną metų, paliekant tik cheminius skirtumus.
Taigi, kas galėjo sukelti reikšmingą skirtumą sluoksnių chemijoje? Mokslininkai teigia, kad to priežastis yra uolienų, kurios anksčiau priklausė žemės plutai, nuskendimas. Geofizikai ilgai diskutavo apie jūros dugno plokščių, supjaustytų mantija, subdukcijų zonose likimą visame pasaulyje. Tyrėjai spėja, kad šių senovinių plokštelių liekanos dabar gali būti šiek tiek virš 660 kilometrų sienos arba šiek tiek žemiau jos.
„Seismologija tampa įdomi, kai ji leidžia mums geriau suprasti savo vidinę planetos struktūrą tiek erdvėje, tiek laike“, - apibendrina tyrimo autoriai.