Повечето ученици знаят, че Земята има три (или четири) слоя:

Повечето възпитаници знаят, че Земята има три (или четири) пласта: кора, тога и ядро, което от време на време се разделя на вътрешно и външно ядро. Това не е неправилно, само че пропуща няколко други пласта, които учените са разпознали на Земята.

В изследване, оповестено тази седмица в Science, геофизиците от Университета Принстън, Джесика Ървинг и Уенбо У, в съдействие със Сидао Ни, от Института по геодезия и геофизика в Китай, употребявали данни от унищожителното земетресение в Боливия, с цел да намерят планини и друга топография, ситуирани в пласт на дълбочина 660 км – пласт, който разделя горната и долната тога. (Липсва публично име за този пласт, откривателите просто го назовават „ границата от 660 км “)

За да погледнат надълбоко в Земята, учените употребяват най-мощните талази на планетата, които са генерирани от солидни трусове.

Големите трусове са доста по-мощни от дребните – силата се усилва 30 пъти с всяка стъпка по скалата на Рихтер. Дълбоките трусове, „ вместо да раздробят силата си в земната кора, могат да накарат цялата тога да се раздвижи “, споделя Ървинг. Тя получава най-хубавите си данни от трусове с магнитуд 7.0 или по-висока степен по Рихтер, защото ударните талази, които изпращат във всички направления, могат да пътуват през ядрото до другата страна на планетата – и назад.

За това изследване основните данни са получени от талази, взети след земетресение с магнитуд 8.2 по Рихтер – второто най-голямо земетресение в света, което в миналото е било записано, раздрусало Боливия през 1994 година

„ Големите трусове не са доста чести “, споделя тя. „ Сега имаме шанс, че имаме толкоз доста повече сеизмометри, в сравнение с преди 20 години. Сеизмологията е друга област спрямо преди 20 години, разполагаме с повече принадлежности и изчислителни запаси. “

Сеизмолозите и експертите по данни употребяват мощни компютри, в това число и суперкомпютърния принтер на Университета в Принстън, с цел да симулират комплицираното държание на разсейващи талази надълбоко в Земята.

Технологията зависи от главното свойство на вълните: способността им да се огъват и скачат. Точно както светлинните талази могат да се отразяват от огледало или да се огъват (пречупват), когато минават през призма, вълните на земетресението пътуват напряко през хомогенни скали, само че се отразяват или пречупват, когато срещнат някаква граница или неравност.

„ Ние знаем, че съвсем всички обекти имат повърхностна неравност и затова разсейват светлината “, споделя У. „ Ето за какво можем да забележим тези обекти – разсейващите талази носят информация за грапавостта на повърхността. В това проучване ние анализирахме разпръснати сеизмични талази, които пътуват вътре в Земята, с цел да ограничим грапавостта на 660-километровата граница на Земята. “

Изследователите са били сюрпризирани от това, какъв брой груба е тази граница – „ по-груба от повърхностния пласт, върху който всички ние живеем. „ С други думи, по-силна топография от тази на Скалистите планини или Апалачите се намира на 660-километровата граница “, споделя У.

Статистическият модел на проучването не разрешава тъкмо установяване на височината, само че има възможност тези планини да са по-високи от всичко на повърхността на Земята. Разликите също не са разпределени равномерно; тъкмо както при повърхността на земната кора, има гладки океански дъна и солидни планини, границата от 660 км в дълбочина има груби зони и гладки петна.

Изследователите също по този начин са анализирали и пласт 410 км надолу, в горната част на преходната зона на междинната тога, и те не са намерили сходна неравност.

„ В проучването си те откриват, че дълбоките пластове на Земята са също толкоз комплицирани, колкото това, което виждаме на повърхността “, споделя сеизмологът Кристин Хаузър, помощник в Токийския софтуерен институт, която не взе участие в проучването.

„ Да намерим 2-километрова (от 1 до 3 км) смяна на височината на граница, която е по-голяма от 660 км, употребявайки талази, които пътуват през цялата Земя и назад, е въодушевяващ героизъм. Ние ще продължим да откриваме нови сигнали от друг мащаб, които разкриват нови свойства на пластовете на Земята “, споделя още Хаузър.

Наличието на неравност на границата от 660 kм има обилни последствия за разбирането по какъв начин се образува нашата планета и по какъв начин тя действа. Този пласт разделя мантията, която съставлява към 84% от размера на Земята, на нейните горни и долни елементи. В продължение на години геолозите разискват какъв брой е значима тази граница. По-специално, те са изследвали по какъв начин топлината минава през мантията и дали горещите скали се придвижват гладко от границата сред ядрото и мантията (почти 3200 км надолу) чак до върха на мантията, или дали това прекачване се прекъсва в този пласт.

Някои геохимични и минералогични доказателства допускат, че горната и долната тога са химически разнообразни, което поддържа концепцията, че двете елементи не се смесват термично или физически. Други наблюдения демонстрират, че няма химическа разлика сред горната и долната тога, което кара някои да спорят за това, което се назовава „ добре смесена тога “, като горната и долната тога вземат участие в еднакъв цикъл на транспорт на топлота.

Данните на новото проучване демонстрират, че и двете групи могат да бъдат отчасти прави. По-гладките зони на границата от 660 км могат да се дължат на по-пълно отвесно разбъркване, до момента в който по-грубите планински региони може да са се образували там, където горната и долната тога не се смесват.

В допълнение, грапавостта, която откривателите са разкрили, теоретично може да бъде породена от топлинни аномалии или химически разнородности. Но заради това по какъв начин топлината се транспортира в мантията, изяснява Ву, всяка дребна термална особеност ще бъде изгладена в границите на един милион години. Ще останат единствено химически разлики.

Какво обаче, може да аргументи обилни химически разлики? Въвеждането на скали, които принадлежат на земната кора, а в този момент са ситуирани в мантията е една опция. Учените от дълго време разискват ориста на плочите на морското дъно, които се изтласкват в мантията в зоните на субдукция, като конфликтите се намират към Тихия океан и другаде по света.

У и Ървинг допускат, че останките от тези плочи в този момент могат да бъдат малко над или малко под границата от 660 км. „ Лесно е да се допусна, че можем да открием единствено сеизмичните талази, които се движат през Земята в настоящето й положение, тъй че сеизмолозите не могат да схванат по какъв начин се е трансформирала вътрешността на Земята през последните 4,5 милиарда години “, споделя Ървинг.

„ Това, което е вълнуващо в тези резултати е, че те ни дават нова информация, с цел да разберем ориста на античните тектонични плочи, които са се спуснали в мантията и където античният материал на мантията към момента може да се намира. “

„ Сеизмологията е най-вълнуваща, когато ни разрешава по-добре да разберем вътрешността на нашата планета, както в пространството, по този начин и във времето “, прибавя Ървинг.

Публикувано в ScienceDaily по материали от Университета в Принстън.