Caracteristici uimitoare din interiorul Pământului, iluminate de imagini de înaltă rezoluție

Credit: domeniu public CC0

O nouă cercetare de la Universitatea din Cambridge este prima care a realizat o imagine detaliată a unui buzunar neobișnuit de rocă la nivelul stratului limită cu nucleul Pământului, la aproximativ trei mii de kilometri sub suprafață.

Zona stâncoasă enigmatică, situată aproape direct sub Insulele Hawaii, este una dintre numeroasele zone cu viteză foarte mică, numite așa deoarece undele seismice încetinesc pe măsură ce trec prin ele.

Cercetarea, publicată astăzi în Comunicarea Naturiieste primul care dezvăluie în detaliu variabilitatea internă complexă a unuia dintre aceste buzunare, aruncând lumină asupra peisajului din interiorul adânc al Pământului și asupra proceselor care au loc acolo.

„Dintre toate caracteristicile interioare adânci ale Pământului, acestea sunt cele mai fascinante și mai complexe. Acum avem primele dovezi solide care să arate structura lor internă – este o adevărată piatră de hotar în seismologia Pământului adânc”, a spus autorul principal Zhi Li, Ph.D. student la Departamentul de Științe Pământului din Cambridge.

Interiorul Pământului este stratificat ca o ceapă: în centru se află miezul fier-nichel, înconjurat de un strat gros numit manta, iar deasupra o înveliș subțire exterioară – crusta pe care trăim. Deși mantaua este făcută din rocă solidă, este suficient de fierbinte pentru a curge extrem de încet. Acești curenți interni de convecție transmit căldură la suprafață, conducând mișcarea plăcilor tectonice și alimentând erupțiile vulcanice.

Oamenii de știință folosesc undele seismice de la cutremure pentru a vedea sub suprafața Pământului – ecourile și umbrele acestor unde dezvăluie imagini de tip radar ale topografiei interioare adânci. Dar până de curând, imaginile structurilor de la limita nucleu-manta, o zonă cheie de interes pentru studierea fluxului intern de căldură al planetei noastre, erau granulate și greu de interpretat.

Cercetătorii au folosit cele mai recente metode de modelare numerică pentru a dezvălui structuri kilometrice la limita nucleu-manta. Potrivit co-autorului Dr. Kuangdai Leng, care a dezvoltat metodele la Universitatea Oxford, „Depășim cu adevărat limitele calculului modern de înaltă performanță pentru simulări elastodinamice, profitând de simetriile undelor neobservate sau neutilizate anterior”. Leng, care se află în prezent la Consiliul pentru Facilități pentru Știință și Tehnologie, a spus că acest lucru înseamnă că pot îmbunătăți rezoluția imaginii cu un ordin de mărime față de lucrările anterioare.

Ei au observat o reducere cu 40% a vitezei undelor seismice care călătoresc la baza zonei de viteză foarte mică de sub Hawaii. Potrivit autorilor, acest lucru sprijină propunerile existente conform cărora zona conține mult mai mult fier decât rocile din jur, ceea ce înseamnă că este mai densă și mai lentă. „Este posibil ca acest material bogat în fier să fie o rămășiță a rocilor antice din istoria timpurie a Pământului sau chiar că fierul să se scurgă din nucleu prin mijloace necunoscute”, a spus liderul proiectului dr. Sanne Cottaar de la Cambridge Earth Sciences.

Noua cercetare ar putea ajuta, de asemenea, oamenii de știință să înțeleagă ce se află dedesubt și dă naștere lanțurilor vulcanice precum Insulele Hawaii. Oamenii de știință au început să observe o corelație între locația vulcanilor hotspot cu nume descriptiv, care includ Hawaii și Islanda, și zonele cu viteză foarte mică de la baza mantalei. Originea vulcanilor hotspot a fost dezbătută pe scară largă, dar cea mai populară teorie sugerează că structurile asemănătoare penelor transportă materiale fierbinți ale mantalei de la limita miez-manta la suprafață.

Cu imagini ale zonei cu viteză ultra-scăzută de sub Hawaii acum, echipa poate colecta, de asemenea, dovezi fizice rare despre ceea ce este probabil rădăcina penei care hrănește Hawaii. Observația lor asupra rocii dense și bogate în fier de sub Hawaii ar susține observațiile la suprafață: „Bazalții care erup din Hawaii au semnături izotopice anormale care ar putea indica fie o origine timpurie a Pământului, fie o evadare a miezului, ceea ce înseamnă că o parte din acel material dens s-a adunat la bază. trebuie scos la suprafață”, a spus Cottaar.

Mai mult din granița miez-manta acum trebuie să fie fotografiată pentru a înțelege dacă toate punctele fierbinți de suprafață au un buzunar de material dens la bază. Unde și cum poate fi vizată limita nucleu-mantale depinde de locul unde au loc cutremure și de unde sunt instalate seismometrele pentru a înregistra undele.

Observațiile echipei se adaugă la un număr tot mai mare de dovezi că interiorul adânc al Pământului este la fel de variabil ca suprafața sa. “Aceste zone cu viteză scăzută sunt una dintre cele mai complexe caracteristici pe care le vedem la adâncimi extreme. Dacă ne extindem cercetările, este probabil să vedem niveluri tot mai mari de complexitate, atât structurală, cât și chimică, la limita de bază. -coat, ” a spus Li.

Ei intenționează acum să-și aplice tehnicile pentru a îmbunătăți rezoluția imaginilor altor buzunare la limita nucleu-manta, precum și pentru a cartografi noi zone. În cele din urmă, ei speră să cartografieze peisajul geologic de-a lungul graniței nucleu-manta și să înțeleagă relația acestuia cu dinamica și istoria evolutivă a planetei noastre.


Posibile rămășițe chimice ale Pământului timpuriu se află în apropierea miezului


Mai multe informatii:
Structura kilometrică la limita nucleu-manta lângă Hawaii, Comunicarea Naturii (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-30502-5

Furnizat de Universitatea din Cambridge

Citat: Caracteristici uimitoare în adâncul interiorului Pământului, iluminate de imagini de înaltă rezoluție (19 mai 2022) Preluat la 19 mai 2022, de la https://phys.org/news/2022-05-puzzling-features-deep -earth-interior .html

Acest document este supus dreptului de autor. Cu excepția utilizării loiale în scopuri de studiu sau cercetare privată, nicio parte nu poate fi reprodusă fără permisiunea scrisă. Conținutul este oferit doar cu titlu informativ.

Add Comment