Seismologia devine excitantă când vă permite să înțelegeți mai bine structura interioară a planetei noastre, atât în spațiu, cât și în timp.
Știm din manualele școlare că Pământul are trei (sau patru) straturi: crustă, manta și miez, uneori subdivizate în interior și exterior. Acest lucru nu este în întregime adevărat, deoarece exclude unele dintre celelalte straturi pe care oamenii de știință le disting în structura planetei noastre. Într-un studiu publicat în revista Science, geofizicienii de la Universitatea Princeton (SUA) și Institutul de Geodezie și Geofizică din China raportează munții și alte topografii pe un strat situat la o adâncime de 660 de kilometri și care separă mantaua superioară și inferioară.
„Găsirea modificărilor de înălțime de până la trei kilometri pe o graniță de peste 660 de kilometri folosind valuri care călătoresc pe tot pământul și înapoi este un obiectiv inspirator”, a spus seismologul Christina Hauser, profesor asistent la Tokyo Institute of Technology, Japonia, care nu a fost implicată în studiu.
Structura Pământului. Rugozitatea stratului de delimitare la o adâncime de 660 de kilometri arată presupusul munte subteran. Credit: Imagine de Kyle McKernan, Oficiul pentru Comunicații al Universității Princeton.
Pentru a privi adânc pe Pământ, oamenii de știință folosesc cele mai puternice valuri de pe planetă, care sunt generate de cutremure. Cutremurele puternice puternice pot pune în mișcare întreaga manta, iar cutremurele cu o magnitudine de 7,0 propagă undele de șoc prin miezul spre cealaltă parte a planetei și înapoi.
Pentru acest studiu, oamenii de știință au apelat la date cheie despre valurile detectate după cutremurul de magnitudine 8,2 - al doilea cel mai puternic înregistrat, care a zguduit Bolivia în 1994.
Pentru a simula comportamentul complex al împrăștierii undelor în adâncurile Pământului, seismologii au folosit clusterul de supercomputer Tiger de la Princeton University. Tehnologia de simulare depinde de o proprietate fundamentală a undelor: capacitatea lor de a schimba direcția și sărirea. La fel cum undele de lumină pot fi reflectate sau refractate atunci când trec printr-o prismă, undele seismice călătoresc direct prin roci omogene, dar sunt reflectate sau refractate la limita media. Astfel, împrăștierea lor poartă informații despre neregulile de suprafață și straturile profunde.
„Am fost foarte surprinși de rezultatele obținute. Granița de 660 de kilometri are o topografie mai puternică decât Munții Stâncoși sau Appalacii și este la fel de complexă ca ceea ce vedem la suprafață”, scriu autorii studiului.
Video promotional:
Priveliște Rocky Mountain din Parcul Național Rocky Mountain SUA. Credit: Stanislav Savin.
Modelul statistic nu a permis să determine cu exactitate înălțimea munților care se găsesc în intestine, dar a devenit clar că neregulile sunt distribuite in mod neuniform, la fel ca suprafața scoarței terestre are zone netede ale fundului oceanului și munților înalți. Cercetătorii au studiat, de asemenea, un strat la o adâncime de 410 kilometri, în partea superioară a „zonei de tranziție” a mantei și nu au găsit o astfel de răspândire topografică.
Rezultatele obținute arată cât de instrumente seismice avansate au fost descoperirea proprietăților noi și neașteptate ale straturilor pământului.
Ce inseamna asta
Prezența neregulilor la granița de 660 de kilometri este esențială pentru înțelegerea modului în care s-a format planeta noastră. Stratul explorat împarte mantaua, care constituie aproximativ 84 la sută din volumul Pământului, în părțile superioare și inferioare. Ani de zile, oamenii de știință geologici au dezbătut cât de importantă este această graniță. În special, au investigat modul în care căldura călătorește prin manta.
Unele dovezi geochimice și mineralogice sugerează o diferență chimică între mantaua superioară și cea inferioară, care susține ideea că cele două secțiuni nu se amestecă termic sau fizic. Cu toate acestea, datele arată că regiunile mai netede la limita de 660 km pot fi rezultatul unei amestecări verticale atente, în timp ce regiunile muntoase s-au putut forma unde amestecarea nu are loc.
În plus, neregulile detectate pot fi teoretic cauzate de anomalii termice sau nereguli chimice. Dar, datorită redistribuirii căldurii în manta, orice anomalie termică mică va fi netezită peste un milion de ani, lăsând doar diferențe chimice.
Deci, ce ar fi putut cauza diferența semnificativă în chimia straturilor? Oamenii de știință spun că motivul pentru aceasta este scufundarea rocilor care aparțineau scoarței terestre. Geofizicienii au dezbatut de mult soarta plăcilor de fund care se taie în manta în zonele de subducție din întreaga lume. Cercetătorii speculează că rămășițele acestor plăci antice pot fi acum deasupra sau chiar sub limita de 660 de kilometri.
„Seismologia devine excitantă când ne permite să înțelegem mai bine structura interioară a planetei noastre atât în spațiu, cât și în timp”, concluzionează autorii studiului.
