أخبار عاجلة
الرئيسية / الصفحة الرئيسية / اكتشف العلماء هياكل واسعة النطاق غير متوقعة بالقرب من قلب الأرض

اكتشف العلماء هياكل واسعة النطاق غير متوقعة بالقرب من قلب الأرض


أنتجت دراسة جديدة أول تحليل لأصداء الزلازل من مئات الزلازل في وقت واحد ، وكشفت عن هياكل واسعة النطاق عند حدود الوشاح الأساسي. اقتصرت الدراسات السابقة على تحليل الزلازل المفردة ، مما يوفر فقط نافذة ضيقة في الهيكل العميق داخل الأرض. تتيح هذه الدراسة رؤية أوسع بكثير من أي وقت مضى ، تكشف عن ميزات جديدة غير متوقعة وتوسيع حجم ميزة معروفة سابقًا أسفل هاواي.
قام علماء الجيوفيزياء بجامعة ماريلاند بتحليل آلاف تسجيلات الموجات الزلزالية ، والموجات الصوتية التي تنتقل عبر الأرض ، لتحديد أصداء من الحدود بين قلب الأرض المنصهر وطبقة الوشاح الصلبة فوقه. كشفت أصداء البنى غير المتجانسة على نطاق واسع – مناطق من الصخور الساخنة الكثيفة بشكل غير عادي – على حدود الوشاح الأساسي أكثر من المعروف سابقًا.

العلماء غير متأكدين من تكوين هذه الهياكل ، وقد قدمت الدراسات السابقة فقط نظرة محدودة عليها. يمكن أن يساعد فهم شكلها ومداها بشكل أفضل في الكشف عن العمليات الجيولوجية التي تحدث في أعماق الأرض. قد توفر هذه المعرفة أدلة على عمل تكتونيات الصفائح وتطور كوكبنا.

يوفر البحث الجديد أول نظرة شاملة لحدود الوشاح الأساسي على مساحة واسعة بمثل هذه الدقة التفصيلية. نُشرت الدراسة في عدد 12 يونيو 2020 من مجلة ساينس.

ركز الباحثون على أصداء الموجات الزلزالية التي تنتقل تحت حوض المحيط الهادئ. كشف تحليلهم عن هيكل غير معروف سابقًا تحت جزر ماركيساس البركانية في جنوب المحيط الهادئ ، وأظهر أن الهيكل أسفل جزر هاواي أكبر بكثير مما كان معروفًا من قبل.

قال دويون كيم ، زميل ما بعد الدكتوراه في قسم UMD في: “بالنظر إلى الآلاف من أصداء حدود الوشاح الأساسي دفعة واحدة ، بدلاً من التركيز على عدد قليل في كل مرة ، كما يحدث عادةً ، أصبح لدينا منظور جديد تمامًا”. الجيولوجيا والمؤلف الرئيسي للورقة. “هذا يظهر لنا أن منطقة حدود الوشاح الأساسي لها الكثير من الهياكل التي يمكن أن تنتج هذه الصدى ، وهذا شيء لم ندركه من قبل لأننا لم يكن لدينا سوى وجهة نظر ضيقة.”

تولد الزلازل موجات زلزالية تحت سطح الأرض تسير آلاف الأميال. عندما تواجه الأمواج تغيرات في كثافة الصخور أو درجة الحرارة أو التكوين ، فإنها تغير السرعة أو الانحناء أو التشتت ، مما ينتج أصداء يمكن اكتشافها. تصل أصداء البنايات المجاورة بسرعة أكبر ، بينما ترتفع أصوات البنايات الكبيرة. من خلال قياس وقت السفر واتساع هذه الأصداء عند وصولها إلى مقاييس الزلازل في مواقع مختلفة ، يمكن للعلماء تطوير نماذج من الخصائص الفيزيائية للصخور المخفية تحت سطح الأرض. هذه العملية تشبه طريقة تحديد موقع الخفافيش في تحديد البيئة.

في هذه الدراسة ، بحث كيم وزملاؤه عن أصداء ناتجة عن نوع معين من الموجة ، تسمى موجة القص ، وهي تنتقل على طول حدود الوشاح الأساسي. في تسجيل من زلزال واحد ، يُعرف باسم مخطط الزلازل ، قد يصعب التمييز بين أصداء موجات القص المنعرجة عن الضوضاء العشوائية. لكن النظر إلى العديد من مخططات الزلازل من العديد من الزلازل في وقت واحد يمكن أن يكشف عن أوجه التشابه والأنماط التي تحدد أصداء مخبأة في البيانات.

باستخدام خوارزمية التعلم الآلي تسمى Sequencer ، قام الباحثون بتحليل 7000 مخطط للزلازل من مئات الزلازل بحجم 6.5 وأكبر تحدث حول حوض المحيط الهادئ من 1990 إلى 2018. تم تطوير Sequencer من قبل مؤلفي الدراسة الجديدة من جامعة جونز هوبكنز وتل أبيب الجامعة لإيجاد أنماط الإشعاع من النجوم والمجرات البعيدة. اكتشفت الخوارزمية عند تطبيقها على مخططات الزلازل من الزلازل عددًا كبيرًا من أصداء موجات القص.

وقال كيم “إن التعلم الآلي في علوم الأرض ينمو بسرعة ، وتتيح لنا طريقة مثل Sequencer أن نكون قادرين على اكتشاف الصدى الزلزالي بشكل منهجي والحصول على رؤى جديدة في الهياكل الموجودة في قاعدة الوشاح ، والتي ظلت غامضة إلى حد كبير”.

كشفت الدراسة عن بعض المفاجآت في بنية حدود الوشاح الأساسي.

قال Vedran Lekić ، أستاذ الجيولوجيا المشارك في UMD ومؤلف مشارك في الدراسة: “وجدنا أصداء على حوالي 40٪ من جميع مسارات الموجات الزلزالية”. “كان ذلك مفاجئًا لأننا كنا نتوقع أن يكونوا أكثر ندرة ، وهذا يعني أن الهياكل الشاذة في حدود الوشاح الأساسي منتشرة أكثر بكثير مما كان يعتقد سابقًا”.

وجد العلماء أن الرقعة الكبيرة من المواد الساخنة شديدة الكثافة عند حدود الوشاح الأساسي أسفل هاواي أنتجت أصداء صاخبة بشكل فريد ، مما يشير إلى أنها أكبر من التقديرات السابقة. تُعرف هذه البقع ، المعروفة باسم مناطق السرعة الفائقة (ULVZs) ، في جذور الأعمدة البركانية ، حيث ترتفع الصخور الساخنة من منطقة حدود الوشاح الأساسي لإنتاج جزر بركانية. ال ULVZ تحت هاواي هو الأكبر المعروف.

وجدت هذه الدراسة أيضًا ULVZ غير معروفة سابقًا تحت جزر Marquesas.

وقال ليكيتش “لقد فوجئنا عندما وجدنا ميزة كبيرة تحت جزر ماركيزاس لم نكن نعلم بوجودها من قبل”. “هذا مثير حقًا ، لأنه يوضح كيف يمكن لخوارزمية Sequencer أن تساعدنا في وضع بيانات بيانات رصد الزلازل في جميع أنحاء العالم بطريقة لم نتمكن من فعلها من قبل.”

شاهد أيضاً

السلوك الاستكشافي للنمل

لاحظ الباحثون السلوك الاستكشافي للنمل للإبلاغ عن تطوير تقنية أكثر فعالية لأخذ العينات الرياضية.في ورقة …

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *