امواج اسرارآمیز عجیبی که دانشمندان را گیج می کند ممکن است «همه جا» درون گوشته زمین باشد

تحقیقات جدید نشان می‌دهد مناطق اسرارآمیز در گوشته عمیق که در آن امواج زلزله کند می‌شوند، ممکن است در همه جا وجود داشته باشند.

دانشمندان قبلاً می‌دانستند که مناطق با سرعت بسیار پایین (ULVZ) در نزدیکی نقاط داغ شناور هستند – مناطقی از گوشته که سنگ‌های داغ به سمت بالا حرکت می‌کنند و زنجیره‌های جزیره‌ای آتشفشانی مانند هاوایی را تشکیل می‌دهند. اما امواج مرموز زلزله نشان می دهد که این ویژگی ها ممکن است گسترده باشند.

ULVZ ها که در قسمت پایینی گوشته نزدیک مرز هسته و گوشته قرار دارند، می توانند امواج لرزه ای را تا 50 درصد کاهش دهند. مایکل تورن، زمین شناس و ژئوفیزیکدان دانشگاه یوتا، گفت که این قابل توجه است.

تورن به لایو ساینس گفت: «این یکی از شدیدترین ویژگی‌هایی است که در هر جای سیاره می‌بینیم. و ما نمی دانیم آنها چه هستند، از کجا می آیند، از چه چیزی ساخته شده اند، [یا] چه نقشی در داخل زمین دارند.»

تورن وقتی تحقیق جدید را که در 20 مرداد در ژورنالAGU Advances منتشر کرد، به ULVZ فکر نمی کرد. در عوض، او مجذوب راز دیگر گوشته شد. زمین لرزه های بسیار بزرگ، مانند زمین لرزه هایی که در مناطق فرورانش رخ می دهد، جایی که یک صفحه تکتونیکی زیر دیگری می لغزد، امواج قدرتمندی منتشر می کند. برخی از این امواج به اصطلاح PKP از طریق گوشته، هسته بیرونی مایع، و سپس گوشته در مسیر خود به سمت مخالف سیاره از جایی که سرچشمه گرفته‌اند، حرکت می‌کنند. گاهی اوقات قبل از این امواج نوع عجیب دیگری از موج وجود دارد که به آن موج پیشرو PKP می گویند.

امواج پیش‌ساز PKP پس از پراکنده کردن ویژگی‌های اسرارآمیز در گوشته پایینی زمین، قبل از موج اصلی می‌رسند. تورن و همکارانش برای شناسایی این ویژگی‌ها، امواج PKP را که از طریق یک مدل کامپیوتری از گوشته زمین حرکت می‌کردند، مدل‌سازی کردند، که در آن مناطقی را اضافه کردند که سرعت امواج را تغییر می‌داد. آنها الگوهای قابل پیش بینی را در نحوه تغییر سرعت امواج PKP پیدا کردند.

بنابراین تیم به دنبال الگوهای مشابه در داده‌های واقعی زلزله بود. محققان از داده‌های 58 زمین‌لرزه عمیق با بزرگی بیش از 5.8 در نزدیکی گینه نو که بین سال‌های 2008 تا 2022 رخ داده‌اند، استفاده کردند. امواج این زمین‌لرزه‌ها از هسته زمین عبور کرده و تا آمریکای شمالی ادامه پیدا کردند، جایی که توسط EarthScope، پروژه‌ای که مانیتورهای لرزه‌ای قابل حمل را مستقر می‌کرد، ثبت شدند. این فرآیند در سراسر ایالات متحده بین سال‌های 2003 تا 2018 انجام شده است.

تورن گفت، یافته‌ها نشان می‌دهد که چیزی به طور چشمگیری امواج زلزله را کاهش می‌دهد تا انرژی آنها را پراکنده کند. دو نامزد احتمالی دره‌ها و برآمدگی‌ها در امتداد مرز گوشته هسته‌ای بودند که امواج در آنجا حرکت می‌کردند یا ULVZs. گمان می رود مرز هسته و گوشته در زیر اقیانوس آرام غربی، جایی که امواج از آن عبور می کردند، صاف باشد. اما تحقیقات قبلی یک ULVZ بزرگ را در زیر اقیانوس آرام غربی، در شرق فیلیپین پیدا کرد که با منطقه مورد مطالعه همپوشانی دارد.

و محققان همچنین امضاهای ULVZs را هنگامی که به جای دیگری نگاه کردند، پیدا کردند. این مطالعه تکه‌های کوچک‌تری از ULVZ‌های بیشتری را در آمریکای شمالی پیدا کرد. تورن گفت و تحقیقات دیگر نشانه هایی از ULVZ در زیر آفریقای شمالی، آسیای شرقی، پاپوآ گینه نو و شمال غربی اقیانوس آرام پیدا کرده است.

برخی از محققان این نظریه را مطرح کرده اند که ULVZ ها ممکن است بقایای ضربه گیرهای غول پیکر از مرحله اولیه بمباران شهاب سنگ زمین باشند. با این حال، اگر ULVZ ها گسترده باشند، نشان می دهد که امروزه به طور فعال تولید می شوند. او مشکوک است که این مناطق ممکن است مناطقی از سنگ های آتشفشانی بازالت باشند که در پشته های میانی اقیانوسی که بستر دریا از هم جدا می شود، تشکیل شده است. هنگامی که این بازالت میان اقیانوسی در نهایت توسط فرورانش به گوشته کشیده می شود، به راحتی ذوب می شود و می تواند حفره هایی را ایجاد کند که در آن امواج لرزه ای کند می شوند. سپس این جیب‌ها می‌توانند توسط صفحات دیگری از پوسته فروراننده به اطراف گوشته فشار داده شوند، که مانند چوب‌های همزن در یک اسموتی به داخل زمین فرو می‌روند.

درک بهتر این ULVZ ها می تواند درک زمین شناسان از نقاط آتشفشانی و همچنین نحوه حرکت گوشته را بهبود بخشد.

تورن گفت: ‘سوالات باز زیادی وجود دارد که هنوز پاسخی برای آنها نداریم.’