Θα αποκαλυφθούν οι δυνάμεις πίσω από όλους τους σεισμούς.
Επιστήμονες του Στάνφορντ δημιούργησαν τον πρώτο ολοκληρωμένο παγκόσμιο χάρτη ενός ασυνήθιστου τύπου σεισμού που αρχίζει βαθιά μέσα στον μανδύα της Γης αντί για τον φλοιό.
Ο μανδύας βρίσκεται ανάμεσα στον λεπτό εξωτερικό φλοιό του πλανήτη και τον λιωμένο πυρήνα του. Χαρτογραφώντας τα σημεία όπου συμβαίνουν αυτά τα σπάνια φαινόμενα, οι ερευνητές απέκτησαν ένα νέο εργαλείο για να κατανοήσουν καλύτερα πώς λειτουργούν οι σεισμοί του μανδύα και τι μπορούν να αποκαλύψουν για τις δυνάμεις που βρίσκονται πίσω από όλους τους σεισμούς.
Σύμφωνα με μελέτη που δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Science» οι ηπειρωτικοί σεισμοί του μανδύα συμβαίνουν σε όλο τον κόσμο αλλά συγκεντρώνονται σε ορισμένες περιοχές. Μεγάλα συμπλέγματα εμφανίζονται κάτω από τα Ιμαλάια στη νότια Ασία και κοντά στο Στενό του Βερίγγειου ανάμεσα στην Ασία και τη Βόρεια Αμερική, λίγο νοτιότερα από τον Αρκτικό Κύκλο. Η μελέτη αυτών των βαθιών γεγονότων μπορεί να προσφέρει πολύτιμες πληροφορίες για το όριο μεταξύ φλοιού και μανδύα καθώς και για τη συμπεριφορά του άνω μανδύα ο οποίος αποτελεί την πηγή του ηφαιστειακού μάγματος που εν μέρει κινεί τις τεκτονικές πλάκες.
«Μέχρι αυτή τη μελέτη δεν είχαμε μια σαφή παγκόσμια εικόνα για το πόσοι ηπειρωτικοί σεισμοί μανδύα συμβαίνουν πραγματικά και πού συμβαίνουν. Με αυτό το νέο σύνολο δεδομένων μπορούμε να αρχίσουμε να διερευνούμε τους διάφορους τρόπους με τους οποίους ξεκινούν αυτοί οι σπάνιοι σεισμοί μανδύα» δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Σικι Άξελ Γουάνγκ πρώην διδακτορικός φοιτητής στο εργαστήριο του καθηγητή γεωφυσικής Σάιμον Κλέμπερερ στη Σχολή Βιωσιμότητας Doerr του Στάνφορντ.
Επειδή προέρχονται τόσο βαθιά κάτω από την επιφάνεια οι ηπειρωτικοί σεισμοί μανδύα σπάνια προκαλούν αισθητή δόνηση ή θέτουν άμεσο κίνδυνο για τους ανθρώπους. Παρ’ όλα αυτά η κατανόηση του πώς και γιατί συμβαίνουν μπορεί να προωθήσει αρκετούς τομείς της γεωεπιστήμης. Αυτή η γνώση ενδέχεται τελικά να βελτιώσει την κατανόηση των κινδύνων που συνδέονται με τους συνηθέστερους, επιφανειακούς σεισμούς.
«Παρόλο που γνωρίζουμε σε γενικές γραμμές ότι οι σεισμοί συμβαίνουν όταν απελευθερώνεται τάση κατά μήκος ρηγμάτων, δεν κατανοούμε καλά γιατί ένας συγκεκριμένος σεισμός συμβαίνει σε ένα συγκεκριμένο σημείο και ποιοι είναι οι βασικοί μηχανισμοί πίσω από αυτόν. Οι σεισμοί μανδύα προσφέρουν έναν νέο τρόπο να εξερευνήσουμε την προέλευση των σεισμών και την εσωτερική δομή της Γης πέρα από τους συνηθισμένους σεισμούς του φλοιού» λέει ο Κλέμπερερ.
Πάνω και κάτω από το φλοιό
Ο φλοιός της Γης είναι σχετικά ψυχρός και εύθραυστος, ενώ ο μανδύας που βρίσκεται από κάτω είναι θερμότερος και αποτελείται από πυκνό, ημιστερεό πέτρωμα. Με πάχος περίπου 2,900 χιλιομέτρων ο μανδύας αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος του εσωτερικού του πλανήτη. Η διαχωριστική γραμμή ανάμεσα στον φλοιό και τον μανδύα ονομάζεται ασυνέχεια Μοχοροβίτσιτς, γνωστή και ως «Μόχο».
Οι επιστήμονες αναρωτιούνται εδώ και καιρό αν ο μανδύας που συμπεριφέρεται περισσότερο σαν αργά ρέον στερεό παρά σαν άκαμπτο πέτρωμα μπορεί να προκαλέσει σημαντικούς σεισμούς. Οι περισσότεροι ηπειρωτικοί σεισμοί ξεκινούν σε βάθη περίπου 10 έως 30 χιλιομέτρων δηλαδή πολύ πάνω από το Μόχο μέσα στον φλοιό. Μια σημαντική εξαίρεση εμφανίζεται στις ζώνες καταβύθισης όπου βαρύτερες ωκεάνιες πλάκες βυθίζονται κάτω από ελαφρύτερες ηπειρωτικές και μπορούν να προκαλέσουν σεισμούς σε βάθη εκατοντάδων χιλιομέτρων.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, ωστόσο, σεισμολογικά όργανα έχουν εντοπίσει εστίες σεισμών πολύ βαθύτερα κάτω από ηπειρωτικές περιοχές που βρίσκονται μακριά από ζώνες καταβύθισης. Αυτές οι ύποπτες εστίες κάτω από το Μόχο έχουν εντοπιστεί έως και 80 χιλιόμετρα κάτω από αυτό, εγείροντας σημαντικά ερωτήματα για το πώς μπορούν να συμβαίνουν σεισμοί μέσα στον ίδιο τον μανδύα.
Χάρτης ηπειρωτικών σεισμών μανδύα
Την τελευταία δεκαετία, αυξανόμενα στοιχεία έχουν πείσει τους περισσότερους επιστήμονες ότι ένας μικρός αριθμός σεισμών πράγματι ξεκινά στον μανδύα. Αυτά τα γεγονότα φαίνεται να είναι πολύ λιγότερο συχνά από τους σεισμούς του φλοιού, ίσως περίπου 100 φορές σπανιότερα. Παρ’ όλα αυτά, η επιβεβαίωση ότι ένας συγκεκριμένος σεισμός προήλθε από τον μανδύα ήταν δύσκολη λόγω περιορισμένων και ελλιπών δεδομένων.
Για να αντιμετωπίσουν αυτή την πρόκληση, ο Wang και ο Klemperer ανέπτυξαν μια τεχνική που συγκρίνει δύο διαφορετικά είδη σεισμικών κυμάτων. Οι σεισμοί και άλλες διαταραχές στέλνουν αυτές τις δονήσεις να ταξιδεύουν μέσα στον πλανήτη, κάνοντας τη Γη να αντηχεί σαν καμπάνα που έχει χτυπηθεί.
Ο ένας τύπος είναι γνωστός ως κύματα Sn ή «κύματα καλύμματος». Πρόκειται για εγκάρσια κύματα που κινούνται κατά μήκος του ανώτερου τμήματος του μανδύα, μιας περιοχής που αποκαλείται «κάλυμμα». Ο δεύτερος τύπος, τα κύματα Lg, αποτελείται από δονήσεις υψηλής συχνότητας που διαδίδονται αποτελεσματικά μέσα στον φλοιό. Μετρώντας τη σχετική ισχύ αυτών των δύο τύπων κυμάτων, οι ερευνητές μπορούν να προσδιορίσουν αν ένας σεισμός ξεκίνησε στον φλοιό ή βαθύτερα στον μανδύα.
«Η προσέγγισή μας αλλάζει πλήρως το παιχνίδι, γιατί πλέον μπορείς να εντοπίσεις έναν σεισμό μανδύα αποκλειστικά με βάση τις κυματομορφές», δήλωσε ο Wang.
Πολλά σπάνια φαινόμενα
Η ομάδα ανέλυσε αρχεία από σεισμολογικούς σταθμούς παρακολούθησης σε όλο τον κόσμο και έλαβε υπόψη πρόσθετες λεπτομέρειες όπως το πάχος του φλοιού. Ξεκινώντας από περισσότερους από 46,000 καταγεγραμμένους σεισμούς, περιόρισαν τη λίστα σε 459 ηπειρωτικούς σεισμούς μανδύα που έχουν συμβεί από το 1990.
Οι ερευνητές επισημαίνουν ότι αυτός ο αριθμός πιθανότατα υποεκτιμά το πραγματικό σύνολο. Η επέκταση των σεισμολογικών δικτύων, ιδίως σε απομακρυσμένες περιοχές όπως το Θιβετιανό Οροπέδιο βόρεια των Ιμαλαΐων πιθανόν να αποκαλύψει πολλούς περισσότερους σεισμούς μανδύα. Ο Κλέμπερερ έχει αφιερώσει μεγάλο μέρος της καριέρας του στη μελέτη της σεισμικής δραστηριότητας σε αυτή την απομονωμένη περιοχή. Οι πρώτες ενδείξεις ηπειρωτικών σεισμών μανδύα εκεί ενέπνευσαν αργότερα τον Γουάνγκ να εξερευνήσει το φαινόμενο σε μεγαλύτερο βάθος.
Πλέον εξοπλισμένοι με έναν αυξανόμενο κατάλογο επιβεβαιωμένων σεισμών μανδύα και μια αξιόπιστη μέθοδο εντοπισμού τους οι ερευνητές σχεδιάζουν να διερευνήσουν πώς ξεκινούν αυτοί οι ασυνήθιστοι σεισμοί. Μερικοί φαίνεται να είναι μετασεισμοί που προκαλούνται από σεισμικά κύματα τα οποία διαδίδονται προς τα έξω από σεισμούς του φλοιού. Άλλοι μπορεί να προέρχονται από θερμικά προκαλούμενη συναγωγή μέσα στον μανδύα, καθώς αυτός κυκλοφορεί και ανακυκλώνει καταβυθισμένες πλάκες του φλοιού της Γης.
Καθώς η έρευνά τους συνεχίζεται, η ομάδα του Στάνφορντ αναμένει να αποκτήσει βαθύτερη εικόνα για τις διεργασίες που εκτυλίσσονται πολύ κάτω από την επιφάνεια και να αναπτύξει μια σαφέστερη κατανόηση του τρόπου λειτουργίας του εσωτερικού της Γης.
«Οι ηπειρωτικοί σεισμοί μανδύα μπορεί να αποτελούν μέρος ενός εγγενώς αλληλένδετου σεισμικού κύκλου, τόσο στον φλοιό όσο και στον άνω μανδύα. Θέλουμε να κατανοήσουμε πώς αυτά τα στρώματα του κόσμου μας λειτουργούν ως ένα ενιαίο σύστημα» εξηγεί ο Γουάνγκ.
