Μάζες που έχουν το μέγεθος μίας ηπειρου και υπάρχουν βαθιά μέσα στο μανδύα της Γης θα μπορούσαν να έχουν ηλικία μεγαλύτερη από ένα δισεκατομμύριο χρόνια, σύμφωνα με μια νέα μελέτη.
Γνωστές ως «μεγάλες επαρχίες χαμηλής σεισμικής ταχύτητας (large low-seismic-velocity provinces – LLSVPs), αυτές οι μάζες είναι πιο θερμές και παλαιότερες από τις κοντινές περιοχές του μανδύα. Τα ευρήματα, που δημοσιεύονται στις 22 Ιανουαρίου στο περιοδικό Nature, ρίχνουν φως στο βαθύ εσωτερικό της Γης και θα μπορούσαν να βοηθήσουν να εξηγηθεί πώς ο μανδύας κινείται με την πάροδο του χρόνου.
Οι επιστήμονες γνωρίζουν για αυτές τις LLSVP εδώ και μερικές δεκαετίες. Οι δύο γιγάντιες μάζες – μία κάτω από τον Ειρηνικό Ωκεανό και μία κάτω από την Αφρική – βρίσκονται στο όριο μεταξύ του μανδύα της Γης και του εξωτερικού πυρήνα της, περίπου 3.000 χιλιόμετρα (1.900 μίλια) κάτω από την επιφάνεια.
«Ο κόσμος αναρωτιόταν όλο αυτό το διάστημα τι είναι», δήλωσε στο Live Science η συν-συγγραφέας της μελέτης Arwen Deuss, σεισμολόγος στο Πανεπιστήμιο της Ουτρέχτης στην Ολλανδία. «Το μόνο πράγμα που γνωρίζουμε γι’ αυτά είναι ότι όταν τα σεισμικά κύματα ταξιδεύουν μέσα από αυτά τα μέρη, επιβραδύνονται».
Για να κατανοήσουν καλύτερα τη φύση των LLSVPs, η Deuss και οι συνεργάτες της εξέτασαν σεισμικά δεδομένα από περισσότερους από 100 σεισμούς αρκετά ισχυρούς ώστε να αντηχούν σε ολόκληρο τον πλανήτη, συμπεριλαμβανομένων των LLSVPs και του περιβάλλoντος μανδύα.
Από αυτά τα δεδομένα, οι ερευνητές υπολόγισαν τόσο την ταχύτητα των σεισμικών κυμάτων όσο και το πόσο γρήγορα έχαναν ενέργεια καθώς ταξίδευαν μέσα από διάφορα μέρη του μανδύα.
Σε συμφωνία με προηγούμενες εργασίες, η ομάδα διαπίστωσε ότι τα σεισμικά κύματα κινούνταν πιο αργά μέσα από τις LLSVPs από ό,τι μέσα από άλλα μέρη του μανδύα, γεγονός που υποδηλώνει ότι οι μάζες είνια πιο θερμές από το περιβάλλον τους. Αλλά τα κύματα έχασαν πολύ λιγότερη ενέργεια από ό,τι αναμενόταν όταν ταξίδευαν μέσα από τις LLSVPs. Ένα άλλο χαρακτηριστικό, όπως μια αλλαγή στη σύνθεση, πρέπει να ευθύνεται για το απροσδόκητο αποτέλεσμα, υποψιάστηκε η ομάδα.
Τα σεισμικά κύματα είναι σαν το τρέξιμο
Υπολογιστικά μοντέλα υπέδειξαν ότι το μέγεθος των κρυσταλλικών ορυκτών στις LLSVPs μπορεί να παίζει κάποιο ρόλο. Κάθε φορά που ένα κύμα διασχίζει ένα όριο μεταξύ δύο κρυστάλλων, γνωστό ως όριο κόκκου, χάνει ενέργεια. Εάν οι κρύσταλλοι είναι μικρότεροι, υπάρχουν περισσότερα από αυτά τα όρια σε δεδομένο όγκο.
Η Deuss παρομοίασε τα σεισμικά κύματα με το τρέξιμο. «Αν τρέξεις σε αμμόλοφους, όταν έχεις πολλούς μικρούς κόκκους, τότε κουράζεσαι πολύ γιατί βυθίζεσαι στην άμμο», ανέφερε.
Το ίδιο συμβαίνει και με τα σεισμικά κύματα όταν περνούν μέσα από περιοχές του μανδύα γύρω από τις LLSVP. Αυτό το τμήμα του μανδύα αποτελείται από παλιές τεκτονικές πλάκες που σπάνε σε μικροσκοπικά κομμάτια όταν βυθίζονται αρκετά βαθιά μέσα στον πλανήτη.
Οι LLSVPs, αντίθετα, περιέχουν μεγαλύτερους κρυστάλλους από ό,τι το περιβάλλον τους. Επειδή τα κύματα δεν προσκρούουν τόσο συχνά στα όρια κόκκων όταν περνούν μέσα από τις LLSVPs, δεν χάνουν τόση ενέργεια όση χάνουν στα περιβάλλοντα πετρώματα. «Οι κρύσταλλοι στον μανδύα χρειάζονται πολύ χρόνο για να αναπτυχθούν», δήλωσε η Deuss, «οπότε οι μεγαλύτεροι κρύσταλλοι στις LLSVPs πιθανόν να έχουν παραμείνει αδιατάρακτοι για αρκετό καιρό».
«Πρέπει να βρίσκονται εκεί για τουλάχιστον ένα δισεκατομμύριο χρόνια», τόνισε η Deuss. «Και τότε ξαφνικά όλα μπήκαν στη θέση τους, επειδή πολλοί άνθρωποι υποπτεύονταν ότι μπορεί κάλλιστα να είναι παλιά, αλλά κανείς δεν είχε τρόπο να το αποδείξει».
Αυτά τα παλαιότερα τμήματα του μανδύα θα μπορούσαν να δώσουν πληροφορίες για το πώς ο μανδύας κινείται και αναμιγνύεται με την πάροδο του χρόνου. Οι σταθερές LLSVPs θα μπορούσαν να βοηθήσουν να εξηγηθεί γιατί τα ηφαιστειακά πετρώματα σε διαφορετικά μέρη του κόσμου έχουν διαφορετική σύνθεση ή πώς οργανώνονται οι τεκτονικές πλάκες στην επιφάνεια, ανέφερε ο Deuss στο Live Science. Αλλά για να καταλάβουμε πώς ακριβώς αυτές οι συγκρούσεις εμφανίζονται στο γεωλογικό αρχείο θα απαιτηθεί περαιτέρω έρευνα πεδίου.
«Με τα νέα ευρήματα, τώρα οι άνθρωποι μπορούν να κάνουν πολλές άλλες έρευνες για να καταλάβουν, ποια είναι η προέλευση αυτών των τόπων; Γιατί βρίσκονταν εκεί; Και αυτό μπορεί να οδηγήσει σε πολλά άλλα εκκρεμή ερωτήματα της επιστήμης που εξακολουθούν να χρειάζονται απαντήσεις», δήλωσε ο Deuss.
