Seismoloogia muutub põnevaks, kui see võimaldab teil paremini mõista meie planeedi sisemist struktuuri nii ruumis kui ka ajas.
Kooliõpikutest teame, et Maal on kolm (või neli) kihti: koorik, vahevöö ja südamik, mõnikord jaotatud sisemiseks ja välimiseks. See pole päris tõsi, kuna see välistab mõned muud kihid, mida teadlased meie planeedi struktuuris eristavad. Ajakirjas Science avaldatud uuringus teatasid Princetoni ülikooli (USA) ja Hiina geodeesia ja geofüüsika instituudi geofüüsikud mägedest ja muust topograafiast 660 kilomeetri sügavusel kihil, mis eraldab ülemist ja alumist vahevööt.
"Kuni 6-kilomeetrise kõrguse muutuste leidmine enam kui 660-kilomeetrisel piiril, kasutades laineid, mis liiguvad üle Maa ja tagasi, on inspireeriv feat," ütles Jaapanis Tokyo tehnikainstituudi abiprofessor seismoloog Christina Hauser, kes uuringuga ei tegelenud.
Maa struktuur. Kaalukus piirkihis 660 kilomeetri sügavusel näitab oletatavaid maa-aluseid mägesid. Autor: Kyle McKernan, Princetoni ülikooli kommunikatsioonibüroo.
Maa sügavale vaatamiseks kasutavad teadlased planeedi kõige võimsamaid laineid, mis on tekkinud maavärinate tagajärjel. Sügavad tugevad maavärinad võivad kogu vahevöö liikuma panna ja 7,0-magnituudised maavärinad levivad lööklaineid läbi südamiku planeedi teisele küljele ja tagasi.
Selle uuringu jaoks pöördusid teadlased põhiliste andmete hulka pärast 8,2-magnituudist maavärinat avastatud lainete kohta - see on rekordiliselt teine võimsaim, mis raputas Boliiviat 1994. aastal.
Laine hajumise keeruka käitumise simuleerimiseks Maa sügavuses kasutasid seismoloogid Princetoni ülikooli Tiigri superarvuti klastrit. Simulatsioonitehnoloogia sõltub lainete põhiomadusest: nende võimest muuta suunda ja põrgata. Nii nagu prisma läbimisel võivad valguslained peegelduda või murda, liiguvad seismilised lained otse läbi homogeensete kivimite, kuid peegelduvad või murduvad meedia piiril. Seega kannab nende hajumine teavet pinna ebakorrapärasuste ja sügavate kihtide kohta.
„Oleme saadud tulemuste üle väga üllatunud. 660-kilomeetrisel piiril on tugevam topograafia kui Kivistel mägedel või Apalatšidel ja see on sama keeruline kui see, mida me pinnalt näeme,”kirjutavad uuringu autorid.
Reklaamvideo:
Rocky Mountaini vaade USA Rocky Mountaini rahvuspargist. Autor: Stanislav Savin.
Statistiline mudel ei võimaldanud mägede sügavusest leitud mägede kõrgust täpselt kindlaks teha, kuid selgus, et ebakorrapärasused on jaotunud ebaühtlaselt, just nagu maapõue pinnal on ookeani põhja ja siledate mägede siledad alad. Teadlased uurisid ka kihti 410 kilomeetri sügavusel, vahevöö "üleminekutsooni" ülemises osas, ega leidnud sellist topograafilist levikut.
Saavutatud tulemused näitavad, kui arenenud on seismilised instrumendid maakihtide uute ja ootamatute omaduste avastamiseks.
Mida see tähendab
Ebakorrapärasuste esinemine 660-kilomeetrisel piiril on oluline meie planeedi kujunemise mõistmiseks. Uuritud kiht jagab vahevöö, mis moodustab umbes 84 protsenti Maa ruumalast, selle ülemisse ja alumisse ossa. Geoloogiateadlased on aastaid arutanud, kui oluline see piir on. Eriti uurisid nad, kuidas soojus vahevööst läbi liigub.
Mõned geokeemilised ja mineraloogilised tõendid viitavad ülemise ja alumise vahevöö keemilisele erinevusele, mis toetab ideed, et kaks sektsiooni ei segune termiliselt ega füüsikaliselt. Leiud näitavad, et 660 km piiril olevad siledamad piirkonnad võivad olla hoolika vertikaalse segamise tagajärg, samas kui mägipiirkonnad võivad tekkida seal, kus segunemist ei toimu.
Lisaks võivad avastatud ebakorrapärasused teoreetiliselt põhjustada termilisi anomaaliaid või keemilisi ebakorrapärasusi. Kuid soojuse ümberjaotamise tõttu vahevöös tasandatakse miljoni aasta jooksul kõik väikesed termilised anomaaliad, jättes ainult keemilised erinevused.
Mis võis põhjustada kihtide keemia olulisi erinevusi? Teadlaste sõnul on selle põhjuseks kivimite vajumine, mis varem kuulusid maapõue. Geofüüsikud on pikka aega arutanud kogu maailmas subduktsioonitsoonides vahevööks lõigatud merepõhja plaatide saatust. Teadlased spekuleerivad, et nende iidsete plaatide jäänused võivad nüüd asuda 660-kilomeetrise piiri kohal või veidi all.
“Seismoloogia muutub põnevaks, kui see võimaldab meil paremini mõista oma planeedi sisemist struktuuri nii ruumis kui ka ajas,” järeldavad uuringu autorid.
