Cambridge Üniversitesi tarafından yürütülen yeni araştırma, yüzeyin yaklaşık üç bin kilometre altında, Dünya’nın çekirdeğiyle sınır tabakasındaki olağandışı bir kaya cebinin ayrıntılı bir “görüntüsünü” elde eden ilk araştırma oldu.
Hawai Adaları’nın hemen hemen altında bulunan gizemli kaya bölgesi, çok düşük hıza sahip birkaç bölgeden biridir – deprem dalgaları, içinden geçerken yavaşlarlar.
19 Mayıs 2022’de dergide yayınlanan araştırma Doğa İletişimibu yerleşim bölgelerinden birinin karmaşık iç asimetrisini ayrıntılı olarak ortaya koyan ve Dünya’nın derin iç manzaralarına ve bunların içinde işleyen süreçlere ışık tutan ilk kişidir.
“Dünyanın tüm derin içsel özellikleri arasında en harika ve karmaşık olanı budur.” – benim gibi
Doktora öğrencisi olan baş yazar Zhi Li, “Dünya’nın tüm derin iç özellikleri arasında en büyüleyici ve karmaşık olanı bu. Şimdi iç yapısını gösteren ilk somut kanıtı elde ettik – derin sismolojide gerçek bir dönüm noktasıdır” dedi. Cambridge’deki Yer Bilimleri Bölümü’nde. zemin”.
Dünyanın içi bir soğan gibi oluşur: merkezde manto olarak bilinen kalın bir tabaka ile çevrili demir-nikel çekirdek ve bunun üzerinde üzerinde yaşadığımız ince bir dış kabuk – üzerinde yaşadığımız kabuk. Manto katı bir kaya olmasına rağmen, çok yavaş akacak kadar sıcaktır. İç konveksiyon akımları, ısıyı yüzeye besler, tektonik plakaların hareket etmesine ve volkanik patlamalara neden olur.
Bilim adamları, Dünya yüzeyinin altında ne olduğunu “görmek” için depremlerden gelen sismik dalgaları kullanırlar – bu dalgaların yankıları ve gölgeleri, derin iç kısımların radar benzeri görüntülerini ortaya çıkarır. Ancak yakın zamana kadar, gezegenimizin iç ısı akışını incelemek için birincil ilgi alanı olan çekirdek-manto sınırındaki yapıların “görüntüleri” grenli ve yorumlanması zordu.
Araştırmacılar, çekirdek-manto sınırındaki kilometre ölçekli yapıları tespit etmek için son teknoloji sayısal modelleme yöntemlerini kullandılar. Çalışma sırasında yöntemleri geliştiren ortak yazar Dr. Kuangdai Leng’e göre,[{” attribute=””>University of Oxford, “We are really pushing the limits of modern high-performance computing for elastodynamic simulations, taking advantage of wave symmetries unnoticed or unused before.” Leng, who is currently based at the Science and Technology Facilities Council, says that this means they can improve the resolution of the images by an order of magnitude compared to previous work.
The researchers observed a 40% reduction in the speed of seismic waves traveling at the base of the ultra-low velocity zone beneath Hawaii. This supports existing proposals that the zone contains much more iron than the surrounding rocks – meaning it is denser and more sluggish. “It’s possible that this iron-rich material is a remnant of ancient rocks from Earth’s early history or even that iron might be leaking from the core by an unknown means,” said project lead Dr Sanne Cottaar from Cambridge Earth Sciences.
The research could also help scientists understand what sits beneath and gives rise to volcanic chains like the Hawaiian Islands. Scientists have started to notice a correlation between the location of the descriptively-named hotspot volcanoes, which include Hawaii and Iceland, and the ultra-low velocity zones at the base of the mantle. The origin of hotspot volcanoes has been debated, but the most popular theory suggests that plume-like structures bring hot mantle material all the way from the core-mantle boundary to the surface.
With images of the ultra-low velocity zone beneath Hawaii now in hand, the team can also gather rare physical evidence from what is likely the root of the plume feeding Hawaii. Their observation of dense, iron-rich rock beneath Hawaii would support surface observations. “Basalts erupting from Hawaii have anomalous isotope signatures which could either point to either an early-Earth origin or core leaking, it means some of this dense material piled up at the base must be dragged to the surface,” said Cottaar.
More of the core-mantle boundary now needs to be imaged to understand if all surface hotspots have a pocket of dense material at the base. Where and how the core-mantle boundary can be targeted does depend on where earthquakes occur, and where seismometers are installed to record the waves.
The team’s observations add to a growing body of evidence that Earth’s deep interior is just as variable as its surface. “These low-velocity zones are one of the most intricate features we see at extreme depths – if we expand our search, we are likely to see ever-increasing levels of complexity, both structural and chemical, at the core-mantle boundary,” said Li.
They now plan to apply their techniques to enhance the resolution of imaging of other pockets at the core-mantle boundary, as well as mapping new zones. Eventually, they hope to map the geological landscape across the core-mantle boundary and understand its relationship with the dynamics and evolutionary history of our planet.
Reference: “Kilometer-scale structure on the core–mantle boundary near Hawaii” by Zhi Li, Kuangdai Leng, Jennifer Jenkins and Sanne Cottaar, 19 May 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-30502-5
“Analist. Tutkulu zombi gurusu. Twitter uygulayıcısı. İnternet fanatiği. Dost pastırma hayranı.”
More Stories
Bilim insanları dünyadaki en büyük demir cevheri yataklarında milyar yıllık bir sırrı keşfetti
Fosillere göre tarih öncesi deniz ineği, timsah ve köpekbalığı tarafından yenildi
Büyük bir bindirme fayı üzerine yapılan yeni araştırma, bir sonraki büyük depremin yakın olabileceğini gösteriyor