By 
Протягом десятиліть після їх відкриття сейсмічні сигнали, відомі як попередники PKP, кидали виклик вченим. Області нижньої мантії Землі розсіюють вхідні сейсмічні хвилі, які повертаються на поверхню як хвилі PKP з різною швидкістю.Походження сигналів-попередників, які надходять перед основними сейсмічними хвилями, що проходять через ядро Землі, залишається неясним, але дослідження під керівництвом геофізиків Університету Юти проливає нове світло на цю загадкову сейсмічну енергію.
Відповідно до дослідження, опублікованого в AGU Advances, попередники PKP поширюються з місць глибоко під Північною Америкою та західною частиною Тихого океану і, можливо, мають зв’язок із «зонами наднизьких швидкостей», тонкими шарами в мантії, де сейсмічні хвилі значно сповільнюються.
«Це одні з найбільш екстремальних особливостей, виявлених на планеті. Ми не знаємо, що це таке», — сказав провідний автор Майкл Торн, доцент кафедри геології та геофізики США. «Але одне ми знаємо: вони, схоже, накопичуються під гарячими вулканами. Здається, вони можуть бути корінням цілих мантійних шлейфів, що породжують гарячі вулкани».
Ці шлейфи відповідають за вулканізм, який спостерігається в Єллоустоуні, на Гавайських островах, Самоа, Ісландії та Галапагоських островах.
«Ці дійсно, дуже великі вулкани, здається, зберігаються сотні мільйонів років приблизно в тому самому місці», — сказав Торн. У попередній роботі він також знайшов одну з найбільших у світі відомих зон наднизьких швидкостей.
«Він знаходиться прямо під Самоа, а Самоа є одним із найбільших гарячих вулканів», — зазначив Торн.
Протягом майже століття вчені-геологи використовували сейсмічні хвилі, щоб досліджувати надра Землі, що призвело до численних відкриттів, які інакше були б неможливими. Інші дослідники з U, наприклад, охарактеризували структуру твердого внутрішнього ядра Землі та відстежили його рух, аналізуючи сейсмічні хвилі.
Коли землетрус тріскає поверхню Землі, сейсмічні хвилі пробиваються через мантію — динамічний шар гарячої породи завтовшки 2900 кілометрів між земною корою та металевим ядром. Команда Торна зацікавлена в тих, які «розсіюються», коли вони проходять крізь нерегулярні структури, що викликають зміни в складі матеріалу в мантії. Деякі з цих розсіяних хвиль стають попередниками PKP.
Торн намагався визначити, де саме відбувається це розсіювання, особливо тому, що хвилі проходять через мантію Землі двічі, тобто до і після проходження через рідке зовнішнє ядро Землі. Через цю подвійну подорож крізь мантію було майже неможливо розрізнити, чи виникли попередники на стороні джерела, чи стороні приймача на шляху променя.
Команда Торна, до якої входив асистент професора Сурья Пачхаї, винайшла спосіб моделювання хвиль, щоб виявити важливі ефекти, які раніше залишалися непоміченими.
Використовуючи передовий метод сейсмічної групи та нові теоретичні спостереження за моделюванням землетрусів, розроблені дослідниками, вони проаналізували дані 58 землетрусів, які сталися навколо Нової Гвінеї та були зареєстровані в Північній Америці після проходження планетою.
«Я можу розмістити віртуальні приймачі будь-де на поверхні землі, і це підкаже мені, як має виглядати сейсмограма землетрусу в цьому місці. І ми можемо порівняти це з реальними записами, які ми маємо», — сказав Торн. «Тепер ми можемо визначити, звідки надходить ця енергія».
Їх новий метод дозволив їм точно визначити, де відбувається розсіювання вздовж межі між зовнішнім ядром рідкого металу та мантією, відомої як межа ядра та мантії, розташованої на 2900 кілометрах нижче поверхні Землі.
Їхні висновки показують, що попередники PKP, ймовірно, походять із регіонів, де є зони наднизьких швидкостей. Торн підозрює, що ці шари, які мають товщину лише від 20 до 40 кілометрів, утворюються там, де субдукційні тектонічні плити стикаються з межею ядра та мантії в океанічній корі.
«Те, що ми тепер виявили, полягає в тому, що ці зони наднизьких швидкостей існують не просто під гарячими точками. Вони поширені по всьому кордону ядра та мантії під Північною Америкою», — сказав Торн. «Дійсно схоже, що ці ULVZ активно генеруються. Ми не знаємо, як. Але оскільки ми бачимо їх поблизу субдукції, ми думаємо, що базальти серединно-океанічного хребта тануть, і саме так вони генеруються. А потім динаміка штовхає ці речі по всій Землі, і зрештою вони збираються накопичуватися під гарячими точками».
За словами Торна, динаміка розповсюджує ці речі по всій Землі, і в кінцевому підсумку вони збираються накопичуватися біля кордонів Великих низькошвидкісних провінцій, які є композиційно різними об’єктами масштабу континенту під Тихим океаном і Африкою.
«Вони можуть додатково накопичуватися під гарячими точками, але незрозуміло, чи ці ULVZ генеруються тим самим процесом», — сказав він. Щоб визначити наслідки такого процесу, доведеться почекати майбутніх досліджень.
Comments