augusztus 14, 2022

Androbit techmagazin

Az Androbit tényeken alapuló híreivel, exkluzív videofelvételeivel, fotóival és frissített térképeivel maradjon naprakész Magyarország legfrissebb fejleményein.

A Föld külső magjában bekövetkezett változásokat a földrengések szeizmikus hullámai mutatták ki

Earth

A szeizmikus hullámok mozgási idejének egy másodperces eltérése fontos és soha nem látott bepillantást enged a Föld mélyén zajló eseményekbe.

Az elmélet alátámasztja a Föld külső magjában lévő konvekcióról és a bolygó mágneses mezejének szabályozásában betöltött funkciójáról való megértését. A tudósok nem figyelték meg közvetlenül a konvektív fluxusokat vagy azok változását. A Virginia Tech geológusa, Ying Zhou először szolgáltat bizonyítékot.

1997 májusában egy nagy földrengés rázta meg a Csendes-óceán déli részén található Kermadec-szigetek régióját. Valamivel több mint 20 évvel később, 2018 szeptemberében egy második nagy földrengés sújtotta ugyanazt a helyet, és a szeizmikus energia hullámai ugyanabból a régióból származtak.

Jóllehet két évtizednyi szeizmicitás választotta el egymástól a földrengéseket, mivel ugyanazon a területen történtek, várhatóan ugyanolyan sebességgel sugároznak szeizmikus hullámokat a Föld rétegein – mondta Ying Zhou, a Virginia Tech. Földtudományi Tanszékének geológusa. Tudományok.

szeizmikus hullám behatol a föld magjába

A kék út egy magba behatoló szeizmikus hullámot mutat, amely a külső mag egy részén mozog, ahol a szeizmikus sebesség megnőtt egy alacsony intenzitású fluxus átvitele miatt a régióba. Köszönetnyilvánítás: Ying Zhou, Virginia Tech

Azonban a több mint 150 globális szeizmikus hálózati állomás közül négyen rögzített adatokban, amelyek valós időben rögzítik a szeizmikus rezgéseket, Zhou meglepő anomáliákat talált az ikeresemények között. A 2018-as földrengés során az SKS-hullámoknak nevezett szeizmikus hullámcsoport körülbelül egy másodperccel gyorsabban mozgott, mint 1997-es társaik.

Zhou szerint, akinek eredményeit nemrégiben publikálták Seismic Rays Earth's Outer Core

Blue lines are seismic rays in the outer core, where core-penetrating seismic waves moved through that region faster in 2018 than in 1997. Credit: Image courtesy of Ying Zhou

Scientists also have only been able to speculate about the source of gradual changes in strength and direction of the magnetic field that have been observed, which likely involves changing flows in the outer core.

“If you look at the north geomagnetic pole, it’s currently moving at a speed of about 50 kilometers (31 miles) per year,” Zhou said. “It’s moving away from Canada and toward Siberia. The magnetic field is not the same every day. It’s changing. Since it’s changing, we also speculate that convection in the outer core is changing with time, but there’s no direct evidence. We’ve never seen it.”

Zhou set out to find that evidence. The changes happening in the outer core aren’t dramatic, she said, but they’re worth confirming and fundamentally understanding. In seismic waves and their changes in speed on a decade time scale, Zhou saw a means for “direct sampling” of the outer core. That’s because the SKS waves she studied pass right through it.

“SKS” represents three phases of the wave: First it goes through the mantle as an S wave, or shear wave; then into the outer core as a compressional wave; then back out through the mantle as an S wave. How fast these waves travel depend in part on the density of the outer core that’s in their path. If the density is lower in a region of the outer core as the wave penetrates it, the wave will travel faster, just as the anomalous SKS waves did in 2018.

“Something has changed along the path of that wave, so it can go faster now,” Zhou said.

Ying Zhou

Ying Zhou of the Virginia Tech Department of Geosciences. Credit: Photo courtesy of Ying Zhou

To Zhou, the difference in wave speed points to low-density regions forming in the outer core in the 20 years since the 1997 earthquake. That higher SKS wave speed during the 2018 earthquake can be attributed to the release of light elements such as hydrogen, carbon, and oxygen in the outer core during convection that takes place as the Earth cools, she said.

“The material that was there 20 years ago is no longer there,” Zhou said. “This is new material, and it’s lighter. These light elements will move upward and change the density in the region where they’re located.”

To Zhou, it’s evidence that movement really is happening in the core, and it’s changing over time, as scientists have theorized. “We’re able to see it now,” she said. “If we’re able to see it from seismic waves, in the future, we could set up seismic stations and monitor that flow.”

What’s next

That’s Zhou’s next effort. Using a method of wave measurement known as interferometry, her team plans to analyze continuous seismic recordings from two seismic stations, one of which will serve as a “virtual” earthquake source, she said.

“We can use earthquakes, but the limitation of relying on earthquake data is that we can’t really control the locations of the earthquakes,” Zhou said. “But we can control the locations of seismic stations. We can put the stations anywhere we want them to be, with the wave path from one station to the other station going through the outer core. If we monitor that over time, then we can see how core-penetrating seismic waves between those two stations change. With that, we will be better able to see the movement of fluid in the outer core with time.”

Reference: “Transient variation in seismic wave speed points to fast fluid movement in the Earth’s outer core” by Ying Zhou, 25 April 2022, Communications Earth & Environment.
DOI: 10.1038/s43247-022-00432-7

READ  Egy nagy kínai rakéta visszatérése, amelyet Borneó szigete felett észleltek – Spaceflight Now