Dunia yang hilang di bawah Samudra Pasifik? Struktur misterius ditemukan jauh di dalam mantel bumi

Struktur mantel yang tidak terduga mengisyaratkan bahan kuno atau tidak dikenal, menantang teori tektonik saat ini dan mendorong penelitian yang lebih dalam.

Tidak ada yang bisa melihat di dalam bumi atau mengebor cukup dalam untuk mengumpulkan sampel batu dari mantel – lapisan antara inti bumi dan lapisan kaku terluarnya, litosfer. Mengukur suhu dan tekanan pada kedalaman tersebut juga tidak mungkin. Untuk mengatasi tantangan -tantangan ini, ahli geofisika mengandalkan metode tidak langsung untuk mempelajari apa yang ada jauh di bawah kaki kita.

Salah satu metode utama melibatkan menganalisis seismogram, yang merupakan rekaman gelombang gempa. Dengan mengukur seberapa cepat gelombang ini bergerak melalui bumi, para ilmuwan dapat menyimpulkan rincian tentang struktur internalnya. Proses ini mirip dengan bagaimana dokter menggunakan USG untuk membuat gambar organ, otot, atau vena di dalam tubuh tanpa operasi.

Gelombang seismik memberikan informasi

Begini cara kerjanya: Ketika gempa terjadi, gelombang seismik memancar keluar dari pusat ke arah segala arah. Ketika mereka melakukan perjalanan melalui bumi, gelombang ini dapat dibiaskan (ditekuk), difraksi (tersebar di sekitar hambatan), atau dipantulkan (bangkit kembali). Kecepatan gelombang ini tidak hanya tergantung pada jenis gelombang tetapi juga pada kepadatan dan elastisitas bahan yang mereka lewati. Stasiun seismografi di seluruh dunia mencatat gelombang ini, yang memungkinkan ahli geofisika untuk menganalisis data. Dari rekaman ini, para ilmuwan dapat menyimpulkan struktur internal Bumi, komposisinya, dan proses dinamis yang terjadi jauh di dalam planet ini.

Dengan menggunakan rekaman seismik, para ilmuwan bumi menentukan posisi pelat tektonik yang terendam di seluruh mantel bumi. Mereka selalu menemukan mereka di tempat yang mereka harapkan: di daerah yang dikenal sebagai zona subduksi, di mana dua pelat bertemu dan satu subduksi di bawah yang lain ke bagian dalam bumi. Ini telah membantu para ilmuwan menyelidiki siklus tektonik pelat, yaitu, kemunculan dan penghancuran piring di permukaan bumi, melalui sejarah planet kita.

Sisa -sisa pelat di mana tidak boleh ada

Namun, sekarang, tim ahli geofisika dari ETH Zurich dan California Institute of Technology telah membuat penemuan yang mengejutkan: menggunakan model resolusi tinggi baru, mereka telah menemukan area lebih lanjut di bagian dalam bumi yang terlihat seperti sisa-sisa piring yang terendam. Namun, ini tidak berada di tempat yang diharapkan; Sebaliknya, mereka berada di bawah lautan besar atau di bagian dalam benua – jauh dari batas lempeng. Juga tidak ada bukti geologis dari subduksi masa lalu di sana. Studi ini baru -baru ini diterbitkan di jurnal Laporan Ilmiah.

Apa yang baru tentang pendekatan pemodelan mereka adalah bahwa para peneliti ETH tidak hanya menggunakan satu jenis gelombang gempa untuk mempelajari struktur interior bumi, tetapi semuanya. Para ahli menyebut prosedur inversi gelombang penuh. Ini membuat model ini sangat intensif secara komputasi, itulah sebabnya para peneliti menggunakan superkomputer Piz Daint di CSCS di Lugano. Apakah ada dunia yang hilang di bawah Samudra Pasifik?

“Rupanya, zona seperti itu di mantel bumi jauh lebih luas daripada yang diperkirakan sebelumnya,” kata Thomas Schouten, penulis pertama dan mahasiswa doktoral di Institut Geologi ETH Zurich.

Salah satu zona yang baru ditemukan adalah di bawah Pasifik barat. Namun, menurut teori dan pengetahuan tektonik lempeng saat ini, seharusnya tidak ada bahan dari pelat yang ditundukkan di sana, karena tidak mungkin ada zona subduksi di dekatnya dalam sejarah geologi baru -baru ini. Para peneliti tidak tahu pasti materi apa yang terlibat, dan apa artinya bagi dinamika internal Bumi. “Itu dilema kami. Dengan model resolusi tinggi yang baru, kita dapat melihat anomali seperti itu di mana-mana di mantel bumi. Tapi kami tidak tahu persis apa itu atau bahan apa yang menciptakan pola yang telah kami temukan. “

Ini seperti dokter yang telah memeriksa sirkulasi darah dengan USG selama beberapa dekade dan menemukan arteri persis di mana ia mengharapkannya, kata Profesor ETH Andreas Fichtner. “Lalu jika Anda memberinya alat pemeriksaan baru yang lebih baik, ia tiba -tiba melihat arteri di bokong yang tidak benar -benar termasuk di sana. Itulah yang kita rasakan tentang temuan baru, ”jelas fisikawan gelombang. Dia mengembangkan model dalam grupnya dan menulis kode.

Mengekstraksi lebih banyak informasi dari gelombang

Sejauh ini, para peneliti hanya dapat berspekulasi. “Kami berpikir bahwa anomali di mantel bawah memiliki berbagai asal,” kata Schouten. Dia percaya mungkin saja mereka bukan hanya bahan pelat dingin yang telah ditundukkan dalam 200 juta tahun terakhir, seperti yang diasumsikan sebelumnya. “Bisa berupa bahan kuno dan kaya silika yang telah ada sejak pembentukan mantel sekitar 4 miliar tahun yang lalu dan telah bertahan meskipun ada gerakan konvektif di mantel, atau zona di mana batuan kaya besi menumpuk sebagai konsekuensi dari ini Pergerakan mantel lebih dari miliaran tahun, ”katanya.

Untuk siswa doktoral, ini berarti di atas semua yang lebih banyak penelitian dengan model yang lebih baik diperlukan untuk melihat rincian lebih lanjut tentang interior Bumi. “Gelombang yang kami gunakan untuk model pada dasarnya hanya mewakili satu properti, yaitu kecepatan di mana mereka melakukan perjalanan melalui interior bumi,” kata Ilmuwan Bumi. Namun, ini tidak adil terhadap interior Bumi yang kompleks. “Kami harus menghitung parameter material yang berbeda yang dapat menghasilkan kecepatan yang diamati dari jenis gelombang yang berbeda. Pada dasarnya, kita harus menyelam lebih dalam ke sifat material di balik kecepatan gelombang, ”kata Schouten.

Reference: “Full-waveform inversion reveals diverse origins of lower mantle positive wave speed anomalies” by Thomas LA Schouten, Lars Gebraad, Sebastian Noe, Anna JP Gülcher, Solvi Thrastarson, Dirk-Philip van Herwaarden and Andreas Fichtner, 4 November 2024, Laporan Ilmiah.
Doi: 10.1038/s41598-024-77399-2