Seismologie se stává vzrušující, když vám umožní lépe porozumět vnitřní struktuře naší planety, a to jak v prostoru, tak v čase.
Ze školních učebnic víme, že Země má tři (nebo čtyři) vrstvy: kůru, plášť a jádro, někdy rozdělené na vnitřní a vnější. To není úplně pravda, protože to vylučuje některé další vrstvy, které vědci odlišují ve struktuře naší planety. Ve studii zveřejněné v časopise Science geofyzici z Princetonské univerzity (USA) a Ústav geodézie a geofyziky v Číně uvádějí hory a další topografii na vrstvě umístěné v hloubce 660 kilometrů a oddělující horní a dolní plášť.
„Nalezení výškových změn až tří kilometrů na hranici více než 660 kilometrů pomocí vln, které putují po Zemi a zpět, je inspirativní čin,“uvedla seismologička Christina Hauser, odborná asistentka na Tokijském technologickém institutu v Japonsku, která se studie nezúčastnila.
Struktura Země. Drsnost hraniční vrstvy v hloubce 660 km ukazuje předpokládané podzemní hory. Kredit: Obrázek Kyle McKernan, Úřad pro komunikaci na Princetonské univerzitě.
Při pohledu hluboko do Země vědci používají nejmocnější vlny na planetě, které jsou generovány zemětřesením. Hluboká silná zemětřesení mohou uvést celý plášť do pohybu a zemětřesení o velikosti 7,0 šíří rázové vlny jádrem na druhou stranu planety a zpět.
V této studii se vědci obrátili na klíčová data o vlnách detekovaných po zemětřesení o velikosti 8,2 stupně - druhé nejsilnější zaznamenané události, které otřásly Bolívií v roce 1994.
Aby simulovali komplexní chování rozptylu vln v hlubinách Země, použili seismologové klastr Tiger superpočítače na Princetonské univerzitě. Technologie simulace závisí na základní vlastnosti vln: na jejich schopnosti změnit směr a odrazit se. Stejně jako světelné vlny mohou být odrazeny nebo lomeny při průchodu hranolem, seismické vlny putují přímo přes homogenní horniny, ale jsou odráženy nebo lomeny na hranici média. Jejich rozptyl tak přináší informace o nepravidelnostech povrchu a hlubokých vrstvách.
"Získané výsledky nás velmi překvapily." Hranice 660 km má silnější topografii než Skalnaté hory nebo Appalachiany a je stejně složitá jako to, co vidíme na povrchu, “píšou autoři studie.
Propagační video:
Rocky Mountain pohled z národního parku Rocky Mountain USA. Kredit: Stanislav Savin.
Statistický model neumožnil přesně určit výšku hor nalezených v hlubinách hor, ale vyšlo najevo, že nepravidelnosti jsou nerovnoměrně rozloženy, stejně jako povrch zemské kůry má hladké oblasti dna oceánu a vysokých hor. Vědci také studovali vrstvu v hloubce 410 km, v horní části „přechodové zóny“pláště, a nenašli takové topografické rozpětí.
Dosažené výsledky ukazují, jak pokročilé seismické nástroje byly k objevování nových a neočekávaných vlastností zemských vrstev.
Co to znamená
Přítomnost nepravidelností na hranici 660 kilometrů je nezbytná pro pochopení toho, jak se naše planeta formovala. Prozkoumaná vrstva dělí plášť, který tvoří asi 84 procent zemského objemu, na horní a dolní část. Celé roky geologičtí vědci diskutovali o tom, jak je tato hranice důležitá. Zkoumali zejména, jak teplo prochází pláštěm.
Některé geochemické a mineralogické důkazy naznačují chemický rozdíl mezi horním a dolním pláštěm, což podporuje myšlenku, že tyto dvě sekce se nemísí tepelně ani fyzicky. Zjištění však ukazují, že hladší oblasti na hranici 660 km mohou být výsledkem pečlivého vertikálního míchání, zatímco horské oblasti se mohou vytvořit tam, kde k míchání nedochází.
Kromě toho mohou být zjištěné nepravidelnosti teoreticky způsobeny tepelnými anomáliemi nebo chemickými nepravidelnostmi. Ale kvůli přerozdělování tepla v plášti bude každá malá tepelná anomálie vyhlazena za milion let a zůstanou pouze chemické rozdíly.
Co tedy mohlo způsobit významný rozdíl v chemii vrstev? Vědci tvrdí, že důvodem je potopení hornin, které dříve patřily k zemské kůře. Geofyzici dlouho diskutovali o osudu desek mořského dna, které se rozřezaly do pláště v subdukačních zónách po celém světě. Vědci spekulují, že zbytky těchto prastarých desek mohou být nyní těsně nad nebo těsně pod hranicí 660 kilometrů.
"Seismologie se stává vzrušující, když nám umožňuje lépe porozumět vnitřní struktuře naší planety v prostoru i čase," uzavírají autoři studie.