Сеизмологията става вълнуваща, когато ви позволява да разберете по-добре вътрешната структура на нашата планета, както в пространството, така и във времето.
От училищните учебници знаем, че Земята има три (или четири) слоя: кора, мантия и сърцевина, понякога подразделяща се на вътрешен и външен. Това не е напълно вярно, тъй като изключва някои от другите слоеве, които учените отличават в структурата на нашата планета. В проучване, публикувано в списание Science, геофизиците от Принстънския университет (САЩ) и Института по геодезия и геофизика в Китай съобщават за планини и друга топография върху слой, разположен на 660 километра дълбочина и разделящ горната и долната мантия.
"Намирането на промени в котата до три километра на граница на повече от 660 километра, използвайки вълни, които пътуват през земята и обратно, е вдъхновяващ подвиг", заяви сеизмологът Кристина Хаузер, асистент в Токийския технологичен институт, Япония, която не участва в изследването.
Структурата на Земята. Грапавостта на граничния слой на дълбочина от 660 километра показва предполагаемите подземни планини. Кредит: Изображение на Кайл Маккернан, Служба за комуникации в университета в Принстън.
За да погледнат дълбоко в Земята, учените използват най-мощните вълни на планетата, които се генерират от земетресения. Дълбоките, силни земетресения могат да приведат в движение цялата мантия, а земетресенията с магнитуд 7,0 разпространяват ударни вълни през ядрото до другата страна на планетата и обратно.
За това проучване учените се обърнаха към основните данни за вълните, открити след земетресението с магнитуд 8,2 - второто най-мощно в рекорда, което разтърси Боливия през 1994 година.
За да симулират сложното поведение на разсейване на вълните в дълбините на Земята, сеизмолозите използваха суперкомпютърния клъстер на Тигър от университета Принстън. Симулационната технология зависи от основното свойство на вълните: от способността им да променят посоката и да отскачат. Точно както светлинните вълни могат да бъдат отразени или пречупени при преминаване през призмата, сеизмичните вълни пътуват директно през хомогенни скали, но се отразяват или пречупват на границата на медията. Така разпръскването им носи информация за повърхностни неравности и дълбоки слоеве.
„Бяхме много изненадани от получените резултати. Границата на 660 километра има по-силна топография от Скалистите планини или Апалачи и е толкова сложна, колкото това, което виждаме на повърхността “, пишат авторите на изследването.
Промоционално видео:
Изглед към Скалиста планина от Национален парк Роки Маунтин САЩ. Кредит: Станислав Савин.
Статистическият модел не позволи точно да се определи височината на планините, открити в дълбините на планините, но стана ясно, че нередностите са неравномерно разпределени, точно както повърхността на земната кора има гладки зони на океанското дъно и високи планини. Изследователите също изследвали слой на дълбочина 410 километра, в горната част на "преходната зона" на мантията, и не открили такова топографско разпространение.
Постигнатите резултати показват колко напреднали сеизмични инструменти са били за откриване на нови и неочаквани свойства на земните слоеве.
Какво означава това
Наличието на нередности на 660-километровата граница е от съществено значение за разбирането как е формирана нашата планета. Изследваният слой разделя мантията, която представлява около 84 процента от обема на Земята, на горната и долната й част. Години наред геолозите спорят колко важна е тази граница. По-специално те изследваха как топлината пътува през мантията.
Някои геохимични и минералогични доказателства предполагат химическа разлика между горната и долната мантия, което подкрепя идеята, че двата участъка не се смесват термично или физически. Констатациите обаче показват, че по-гладките региони на границата от 660 км могат да бъдат резултат от внимателно вертикално смесване, докато планинските райони може да са се образували там, където не се случва смесване.
Освен това откритите нередности теоретично могат да бъдат причинени от термични аномалии или химически нередности. Но поради преразпределението на топлината в мантията, всяка малка топлинна аномалия ще бъде изгладена за един милион години, оставяйки само химически разлики.
И така, какво би могло да причини значителната разлика в химията на слоевете? Учените казват, че причината за това е потъването на скали, които са принадлежали към земната кора. Геофизиците отдавна обсъждат съдбата на плочите на морското дъно, които се врязват в мантията в зони на субдукция по света. Изследователите спекулират, че останките на тези древни плочи може да са точно над или малко под границата на 660 километра.
„Сеизмологията става вълнуваща, когато ни позволява да разберем по-добре вътрешната структура на нашата планета както в пространството, така и във времето“, заключават авторите на изследването.