Seismologi menjadi menarik apabila membolehkan anda memahami struktur dalaman planet kita dengan lebih baik, baik di luar angkasa maupun di masa.
Kita tahu dari buku teks sekolah bahawa Bumi mempunyai tiga (atau empat) lapisan: kerak, mantel dan teras, kadang-kadang dibahagikan kepada bahagian dalam dan luar. Ini tidak sepenuhnya benar, kerana ia mengecualikan beberapa lapisan lain yang dibezakan oleh saintis dalam struktur planet kita. Dalam kajian yang diterbitkan dalam jurnal Science, ahli geofizik dari Princeton University (USA) dan Institut Geodesi dan Geofizik di China melaporkan gunung dan topografi lain pada lapisan yang terletak dalam kedalaman 660 kilometer dan memisahkan mantel atas dan bawah.
"Menemukan perubahan ketinggian hingga tiga kilometer di perbatasan lebih dari 660 kilometer, menggunakan gelombang yang melintasi Bumi dan belakang, adalah prestasi yang memberi inspirasi," kata ahli seismologi Christina Hauser, penolong profesor di Institut Teknologi Tokyo, Jepun, yang tidak terlibat dalam kajian ini.
Struktur Bumi. Kekasaran pada lapisan batas pada kedalaman 660 kilometer menunjukkan gunung bawah tanah yang sepatutnya. Kredit: Imej oleh Kyle McKernan, Pejabat Komunikasi Universiti Princeton.
Untuk melihat ke dalam Bumi, para saintis menggunakan gelombang paling kuat di planet ini, yang dihasilkan oleh gempa bumi. Gempa kuat yang kuat dapat menggerakkan seluruh mantel, dan gempa dengan kekuatan 7.0 menyebarkan gelombang kejutan melalui inti ke sisi lain planet dan belakang.
Untuk kajian ini, para saintis menggunakan data penting mengenai gelombang yang dikesan selepas gempa berskala 8.2 - yang kedua paling kuat dalam catatan, yang menggegarkan Bolivia pada tahun 1994.
Untuk mensimulasikan perilaku kompleks penyebaran gelombang di kedalaman Bumi, ahli seismologi menggunakan kelompok superkomputer Tiger Universiti Princeton. Teknologi simulasi bergantung pada sifat dasar gelombang: kemampuan mereka untuk mengubah arah dan melambung. Sama seperti gelombang cahaya yang dapat dipantulkan atau dibiaskan ketika melalui prisma, gelombang seismik bergerak secara langsung melalui batu-batu homogen, tetapi dipantulkan atau dibiaskan pada batas media. Oleh itu, penyerakan mereka membawa maklumat mengenai penyelewengan permukaan dan lapisan dalam.
“Kami sangat terkejut dengan hasil yang diperoleh. Sempadan sepanjang 660 kilometer mempunyai topografi yang lebih kuat daripada Pegunungan Rocky atau Appalachians dan sama kompleksnya dengan yang kita lihat di permukaan,”tulis penulis kajian.
Video promosi:
Pemandangan Rocky Mountain dari Taman Negara Rocky Mountain USA. Kredit: Stanislav Savin.
Model statistik tidak memungkinkan untuk menentukan dengan tepat ketinggian gunung yang terdapat di kedalaman pergunungan, tetapi menjadi jelas bahawa penyimpangan tersebar secara tidak rata, sama seperti permukaan kerak bumi yang mempunyai permukaan dasar laut dan pergunungan yang tinggi. Para penyelidik juga mengkaji lapisan pada kedalaman 410 kilometer, di bahagian atas "zon peralihan" mantel, dan tidak menemui penyebaran topografi seperti itu.
Hasil yang dicapai menunjukkan bagaimana instrumen seismik canggih telah menemui sifat baru dan tidak dijangka lapisan bumi.
Apakah maksud ini
Kehadiran penyelewengan di sempadan 660 kilometer sangat penting untuk memahami bagaimana planet kita terbentuk. Lapisan yang dijelajahi membahagikan mantel, yang membentuk sekitar 84 peratus isipadu Bumi, ke bahagian atas dan bawahnya. Selama bertahun-tahun, saintis geologi telah membahaskan betapa pentingnya batas ini. Secara khusus, mereka menyiasat bagaimana haba bergerak melalui mantel.
Beberapa bukti geokimia dan mineralogi menunjukkan perbezaan kimia antara mantel atas dan bawah, yang menyokong idea bahawa kedua-dua bahagian tidak bercampur secara termal atau fizikal. Walau bagaimanapun, penemuan menunjukkan bahawa kawasan yang lebih halus pada batas 660 km mungkin merupakan hasil pencampuran menegak yang berhati-hati, sementara kawasan pergunungan mungkin terbentuk di mana pencampuran tidak berlaku.
Selain itu, penyelewengan yang dikesan secara teorinya disebabkan oleh anomali terma atau penyelewengan kimia. Tetapi kerana pengagihan semula haba di mantel, anomali termal kecil akan dilancarkan lebih dari satu juta tahun, hanya menyisakan perbezaan kimia.
Jadi apa yang boleh menyebabkan perbezaan ketara dalam lapisan kimia? Para saintis mengatakan alasannya adalah tenggelamnya batu-batu yang dulu termasuk dalam kerak bumi. Ahli geofizik telah lama membahaskan nasib pelat dasar laut yang memotong mantel di zon subduksi di seluruh dunia. Para penyelidik membuat spekulasi bahawa sisa-sisa lempeng kuno ini mungkin berada tepat di atas atau tepat di bawah sempadan 660 kilometer.
"Seismologi menjadi menarik apabila membolehkan kita memahami struktur dalaman planet kita dengan lebih baik baik di ruang angkasa maupun di masa," kata penulis kajian.
