Giliai po mūsų kojomis, Žemės mantijos tamsoje, vyksta lėtas, bet galingas medžiagos judėjimas, formuojantis planetos veidą. Dešimtmečius mokslininkai siekė suprasti, kas dedasi pačiame šios uolinės apvalkalos dugne, ties riba virš skysto Žemės branduolio. Naujausias tyrimas, paskelbtas žurnale „The Seismic Record“, atskleidė iki šiol neregėtą vaizdą: pirmą kartą sudarytas globalus giliausių mantijos sluoksnių deformacijų žemėlapis. Jis rodo, kad procesai paviršiuje – tektoninių plokščių judėjimas – tiesiogiai siejasi su tuo, kas vyksta beveik 3 tūkst. kilometrų gylyje.
„University of California“ Berklio universiteto mokslininkas Jonathan Wolf su komanda atliko tai, kas dar visai neseniai atrodė sunkiai įmanoma. Tyrėjai sudarė apatinės Žemės mantijos dalies žemėlapį, apimantį apie 75 proc. planetos paviršiaus, vertinant struktūras maždaug 2900 kilometrų gylyje. Tai zona, kur susitinka uolinė mantija ir metalinis išorinis Žemės branduolys.
Kad pasiektų tokį rezultatą, komanda surinko ir apdorojo precedento neturintį duomenų kiekį – daugiau nei 16 milijonų seismogramų iš 24 duomenų centrų visame pasaulyje. Pasak J. Wolfo, tai greičiausiai didžiausias viename tyrime panaudotas žemės drebėjimų duomenų rinkinys.
Kas padėjo „pamatyti“ mantijos judesius
Vienas svarbiausių raktų, leidusių pažvelgti taip giliai, yra reiškinys, vadinamas seismine anizotropija. Skersinės seismologinės bangos (S bangos), kylančios per žemės drebėjimus, sklinda nevienodu greičiu – priklausomai nuo krypties, kuria jos keliauja. Tai lemia medžiagos, per kurią jos praeina, struktūra ir mineralinė sudėtis. Jei mantijos medžiaga yra deformuota arba joje vyrauja kryptingai išsidėstę kristalai, bangos tarsi „pajunta“ tą kryptį.
Dėl to anizotropija seismologams tampa savotišku orientyru, leidžiančiu nustatyti, kur mantijos medžiaga teka ar patiria didelius iškraipymus.
Tektoninių plokščių „kapinynas“ prie branduolio ribos
Tyrimo rezultatai parodė, kad anizotropijos pėdsakai aptikti maždaug dviejuose trečdaliuose ištirtos apatinės mantijos srities. Svarbiausia, kad šios deformacijos pasiskirsčiusios ne atsitiktinai – jos dažniausiai sutampa su vietomis, kuriose, pagal geodinamikos modelius, turėtų būti subdukuotos tektoninės plokštės.
Subdukcija – tai procesas, kai vienos plokštės fragmentai „paneria“ po kitomis. Šie litosferos gabalai prieš milijonus metų nugrimzdo nuo paviršiaus ir per labai ilgą laiką slinko gilyn, galiausiai pasiekdami patį branduolio ir mantijos ribos sluoksnį.
Nors kompiuterinės simuliacijos seniai prognozavo, kad grimztančios plokštės turėtų deformuoti apatinius mantijos sluoksnius, tik dabar tai pavyko globaliu mastu pagrįsti tiesioginiais seismologiniais stebėjimais.
Pasak J. Wolfo, deformacijų kilmė gali būti sudėtinga. Plokštės gali atsinešti „užfiksuotą“ anizotropiją iš laikų, kai buvo arčiau paviršiaus, tačiau, mokslininkų vertinimu, labiau tikėtina, kad ryškiausi iškraipymai susidaro būtent prie branduolio ribos. Ten vyraujantis ekstremalus slėgis ir temperatūra skatina mineralų fazinius virsmus, o mechaniškai „suspaudžiant“ plokštę ties standžia išorinio branduolio riba formuojasi unikali seismologinė tekstūra.
Kodėl tai svarbu mums visiems
Kas vyksta 2900 kilometrų gylyje, gali atrodyti abstraktu, tačiau būtent šie procesai maitina Žemės „variklį“. Žinoma, kad viršutinėje mantijoje deformacijas daugiausia lemia tektoninių plokščių judėjimas: plokštės „tempia“ klampią medžiagą, skatindamos jos srautą. Vis dėlto medžiagos tekėjimo dinamika pačiose giliausiose mantijos dalyse ilgą laiką išliko mįslė.
Suprasti, kaip medžiaga juda virš branduolio, svarbu norint paaiškinti mantijos konvekciją – procesą, kuris padeda šalinti šilumą iš Žemės vidaus, susijęs su vulkanizmu ir galiausiai turi reikšmės planetos magnetiniam laukui.
Tyrėjai pabrėžia, kad kai kuriose vietose anizotropijos signalo nebuvimas nebūtinai reiškia, jog ten nėra deformacijų – signalas gali būti tiesiog per silpnas, kad dabartiniais metodais būtų patikimai atpažintas. Vis dėlto surinktas duomenų rinkinys, anot J. Wolfo, yra tarsi „lobynas“, kurį planuojama analizuoti dar ne vienerius metus.
Pagrindinis tikslas – sukurti išsamų modelį, parodantį globalias medžiagos tekėjimo kryptis giliame Žemės viduje. Toks planetos „apšvietimas“ seismologinėmis bangomis iš daugybės skirtingų krypčių ateityje galėtų padėti geriau suprasti, kaip Žemė evoliucionuos per ateinančius milijonus metų, ir tiksliau atkurti audringą jos gelmių istoriją.
Leave a Reply