Pošalji dokument na e-mail

Kada se dogodi zemljotres, obližnji seizmometri hvataju njegove vibracije u obliku seizmičkih valova. Osim što otkrivaju epicentar zemljotresa, seizmički talasi mogu naučnicima pružiti način za mapiranje unutrašnjih struktura Zemlje, slično kao što CT skeniranje prikazuje tijelo.

Mjereći brzinu kojom seizmički valovi putuju na različitim dubinama, naučnici mogu odrediti vrste stijena i drugih materijala koji leže ispod Zemljine površine. Tačnost takvih seizmičkih karata ovisi o razumijevanju znanstvenika o tome kako različiti materijali utječu na brzine seizmičkih valova.

Sada su istraživači sa MIT-a i Australijskog nacionalnog univerziteta otkrili da su seizmički valovi u osnovi slijepi za vrlo uobičajenu supstancu koja se nalazi u unutrašnjosti Zemlje: vodu.

Njihova otkrića, objavljena danas u časopisu Nature, protive se općoj pretpostavci da seizmička snimanja mogu pokupiti znakove vode duboko unutar gornjeg plašta Zemlje. U stvari, tim je otkrio da čak i tragovi vode nemaju utjecaja na brzinu kojom seizmički valovi putuju.

Rezultati mogu pomoći naučnicima u ponovnom tumačenju seizmičkih karata unutrašnjosti Zemlje. Na primjer, na mjestima kao što su grebeni srednjeg mora, magma iz dubine Zemlje izbija kroz masivne pukotine u morskom dnu, šireći se od grebena i na kraju učvršćujući se kao nova okeanska kora.

Procesom topljenja na desetinama kilometara ispod površine uklanjaju se male količine vode koje se nalaze u stijenama na većoj dubini. Znanstvenici su mislili da su seizmičke slike pokazale ovaj "mokro-suhi" prijelaz, što odgovara prijelazu s krutih tektonskih ploča na deformabilni plašt ispod. Međutim, nalazi tima sugeriraju da seizmička slika možda otkriva znakove ne vode, već topljenja - malenih džepova rastopljene stijene.

"Ako vidimo vrlo jake varijacije [u seizmičkim brzinama], vjerojatnije je da će se one otopiti", kaže Ulrich Faul, istraživač iz MIT-ovog Odjela za zemlju, atmosferu i planetarne nauke. „Voda, zasnovana na tim eksperimentima, više nije glavni igrač u tom smislu. To će promijeniti način na koji tumačimo slike unutrašnjosti Zemlje. "

Faulovi koautori su vodeći autor Christopher Cline, zajedno s Emmanuelom Davidom, Andrewem Berryjem i Ianom Jacksonom sa Australijskog nacionalnog univerziteta.

Seizmički zaokret

Faul, Cline i njihovi kolege prvotno su namjeravali utvrditi kako voda utječe na brzine seizmičkih valova. Pretpostavili su, kao i većina istraživača, da seizmička slika može "vidjeti" vodu u obliku hidroksilnih grupa unutar pojedinačnih mineralnih zrna u stijenama i kao džepove vode molekularnih razmjera zarobljene između tih zrna. Voda, čak i u malim količinama, slabi kamenje duboko u unutrašnjosti Zemlje.

"Bilo je poznato da voda u vrlo malim količinama snažno utječe na svojstva stijena", kaže Faul. "Odatle se zaključilo da voda takođe značajno utječe na brzine seizmičkih valova."

Kako bi izmjerio u kojoj mjeri voda utječe na brzine seizmičkih valova, tim je proizveo različite uzorke olivina - minerala koji čini većinu gornjeg plašta Zemlje i određuje njegova svojstva. Zarobili su različite količine vode unutar svakog uzorka, a zatim su uzorke stavljali jedan po jedan u mašinu dizajniranu da polako uvija kamen, slično uvijanju gumene trake. Eksperimenti su rađeni u peći pri visokim pritiscima i temperaturama, kako bi se simulirali uslovi duboko u Zemlji.

"Uvrćemo uzorak na jednom kraju, a na drugom mjerimo veličinu i vremensko kašnjenje rezultirajućeg naprezanja", kaže Faul. „Ovo simulira širenje seizmičkih valova kroz Zemlju. Veličina ovog soja slična je širini tanke ljudske dlake - nije ga lako izmeriti pod pritiskom od 2000 puta veći od atmosferskog i temperaturom koja se približava temperaturi topljenja čelika. "

Tim je očekivao da će pronaći korelaciju između količine vode u datom uzorku i brzine kojom će se seizmički valovi širiti kroz taj uzorak. Kada početni uzorci nisu pokazali očekivano ponašanje, istraživači su modificirali sastav i ponovno mjerili, ali su neprestano dobivali isti negativan rezultat. Na kraju je postalo neizbježno da je izvorna hipoteza bila netačna.

"Iz naših mjerenja [uvijanja], stijene su se ponašale kao da su suhe, iako bismo mogli jasno analizirati vodu tamo", kaže Faul. "Tada smo znali da voda nema razlike."

https://scitechdaily.com/scientists-may-have-to-reinterpret-seismic-maps-of-the-earths-interior/