Seizmologija postaje uzbudljiva kad vam omogućuje bolje razumijevanje unutarnje strukture našeg planeta, kako u prostoru tako i u vremenu.
Iz školskih udžbenika znamo da Zemlja ima tri (ili četiri) sloja: kora, plašt i jezgra, ponekad podijeljena na unutarnji i vanjski. To nije u potpunosti točno, jer isključuje neke druge slojeve koje znanstvenici razlikuju u strukturi našeg planeta. U studiji objavljenoj u časopisu Science, geofizičari sa Sveučilišta Princeton (SAD) i Instituta za geodeziju i geofiziku u Kini izveštavaju o planinama i drugoj topografiji na sloju smještenom 660 kilometara duboko i razdvajajući gornji i donji plašt.
„Pronalaženje promjena visine do tri kilometra na granici većoj od 660 kilometara pomoću valova koji putuju zemljom i natrag predstavlja poticajan podvig“, rekla je seizmolog Christina Hauser, docentica s tokijskog tehnološkog instituta u Japanu, koja nije bila uključena u studiju.
Struktura Zemlje. Grubost na graničnom sloju na dubini od 660 kilometara pokazuje navodne podzemne planine. Zasluga: Slika Kyle McKernana, ured za komunikacije na Sveučilištu Princeton.
Da bi pogledali duboko u Zemlju, znanstvenici koriste najmoćnije valove na planeti, koji nastaju zemljotresima. Duboki, siloviti zemljotresi mogu pokrenuti cijeli plašt, a potresi magnitude 7,0 šire šok valove kroz jezgru do druge strane planeta i natrag.
Za ovu studiju, znanstvenici su se okrenuli ključnim podacima o valovima otkrivenim nakon potresa magnitude 8,2 - drugog najmoćnijeg rekorda, koji je potresao Boliviju 1994. godine.
Da bi simulirali složeno ponašanje rasipanja valova u dubinama Zemlje, seizmolozi su koristili nakupinu superračunala Tiger Tiger Sveučilišta. Tehnologija simulacije ovisi o temeljnom svojstvu valova: njihovoj sposobnosti da mijenjaju smjer i odbijanje. Kao što se svjetlosni valovi mogu reflektirati ili prelomiti pri prolasku kroz prizmu, seizmički valovi putuju izravno kroz homogene stijene, ali se reflektiraju ili prebijaju na granici medija. Stoga njihovo rasipanje nosi podatke o površinskim nepravilnostima i dubokim slojevima.
„Bili smo silno iznenađeni dobivenim rezultatima. Granica od 660 kilometara ima jaču topografiju od Stjenovitih planina ili Appalahijaca i složena je kao što vidimo na površini , pišu autori studije.
Promotivni video:
Pogled na Rocky Mountain iz Nacionalnog parka Rocky Mountain u SAD-u. Zasluge: Stanislav Savin.
Statistički model nije nam omogućio da precizno utvrdimo visinu planina koja se nalazi u dubinama planina, ali postalo je jasno da su nepravilnosti neravnomjerno raspoređene, baš kao što površina zemljine kore ima glatka područja oceanskog dna i visoke planine. Istraživači su također proučavali sloj na dubini od 410 kilometara, u gornjem dijelu "prijelazne zone" plašta, i nisu pronašli takvo topografsko širenje.
Dobiveni rezultati pokazuju koliko su napredni seizmički instrumenti otkrivali nova i neočekivana svojstva zemaljskih slojeva.
Što to znači
Prisutnost nepravilnosti na granici od 660 kilometara ključna je za razumijevanje kako je nastao naš planet. Istraživani sloj dijeli plašt, koji čini oko 84 posto volumena Zemlje, na njegove gornje i donje dijelove. Godinama su geološki znanstvenici raspravljali o tome koliko je važna ta granica. Posebno su istražili kako toplina putuje kroz plašt.
Neki geokemijski i mineraloški dokazi upućuju na kemijsku razliku gornjeg i donjeg plašta, što podupire ideju da se dva dijela ne miješaju toplinski ili fizički. Međutim, podaci pokazuju da su glađe regije na granici od 660 km mogu biti rezultat pažljivog vertikalnog miješanja, dok su planinska područja možda nastala tamo gdje se miješanje ne događa.
Pored toga, otkrivene nepravilnosti teoretski mogu biti uzrokovane toplinskim anomalijama ili kemijskim nepravilnostima. No, zbog preraspodjele topline u plaštu, svaka mala termička anomalija će se izgladiti tijekom milijun godina, ostavljajući samo kemijske razlike.
Pa što je moglo uzrokovati značajnu razliku u kemiji slojeva? Znanstvenici kažu da je razlog tome potonuće stijena koje su nekad pripadale zemljinoj kori. Geofizičari su dugo raspravljali o sudbini ploča s morskim dnom koje su se urezale u plašt u subdukcijskim zonama širom svijeta. Istraživači nagađaju da bi se ostaci ovih drevnih ploča sada mogli nalaziti neposredno iznad ili ispod granice od 660 kilometara.
"Seizmologija postaje uzbudljiva kad nam omogućava da bolje razumijemo unutarnju strukturu našeg planeta, kako u prostoru tako i u vremenu", zaključuju autori studije.