Článek
Oblasti spodního zemského pláště rozptylují příchozí seismické vlny, které se vracejí na povrch jako prekurzory PKP s různou intenzitou a rychlostí.
Charakteristiky seismických anomálií na hranici zemského jádra a pláště (CMB) poskytují odlišné, ale zásadní informace, nezbytné pro pochopení dynamiky hlubokého zemského pláště a jeho dlouhodobého tepelného a chemického vývoje.
Kompresní vlny, tzv. prekurzory, prochází celým vnitřním jádrem. Jsou sledované více než 60 let. Struktura seismických anomálií v nejhlubším zemském plášti se zkoumá od jejich objevů v Gutenbergu (1958) a Boltu (1962).
První studie tvrdily, že vznikly z přechodových vrstev ve vnějším jádře. Avšak studie využívající analýzy seismických soustav v 70. letech 20. století poskytly důkazy, že prekurzory vznikly rozptylem v blízkosti CMB. Například v Haddonu & Cleary (1974), Kingu et al. (1974), nebo ve Wrightingu (1975).
Původ prekurzorů
Původ některých prekurzorů ve spodním plášti je už dnes dobře známý. Není ale jasné, které vlastnosti je vytvářejí a jak hluboko zasahují do pláště.
Když energie seismických vln způsobená zemětřesením narazí na prvky s jinou hustotou materiálů, část energie se rozptýlí, ale jiná část může být zaznamenaná na seismometrech. Příchozí zaznamenaná energie pochází z nejspodnější hranice jádra a pláště, ale najít místo, odkud rozptýlená energie přichází, bylo náročné.
Geofyzici z Utahu našli tuto souvislost mezi seismickými prekurzory PKP a anomáliemi v zemském plášti.
Souvislost seismických vln
Podle výzkumu zveřejněného v časopise Americké geofyzikální unie, se zdá, že prekurzory PKP se šíří z míst hluboko pod Severní Amerikou a západním Pacifikem a pravděpodobně souvisí se „zónami s velmi nízkou rychlostí“, tenkými vrstvami zemského pláště, kde se výrazně zpomalují.
Zóny ultra nízkých rychlostí
„Jedná se o jedny z nejextrémnějších prvků objevených na naší planetě. Legitimně nevíme, co jsou zač,“ řekl hlavní autor Michael Thorne, docent geologie a geofyziky U.S.A. „Ale jedno víme, zdá se, že se hromadí pod sopkami. Zdá se, že by mohly být kořenem plášťových chocholů, které vedly ke vzniku sopek.“
Chocholy v zemské kůře jsou zodpovědné za vulkanismus pozorovaný v Yellowstonu, na Havajských ostrovech, Samoe, Islandu a nebo na Galapágách.
„Zdá se, že tyto opravdu, opravdu velké sopky přetrvávají stovky milionů let zhruba na stejném místě,“ řekl profesor Thorne. Vědec, který ve své předchozí práci objevil jednu z největších známých zón ultra nízkých rychlostí na světě.
Nachází se přímo pod Samoou a Samoa je jednou z největších sopek.
Seismické vlny
Geovědci, kteří používali seismické vlny k průzkumu nitra Země, dospěli k moha objevům. Vědci například charakterizovali strukturu pevného vnitřního jádra Země a díky analýze seismických vln sledovali jeho pohyb.
Když zemětřesení otřese zemským povrchem, seismické vlny vystřelí skrz plášť. 2900 kilometrů silnou dynamickou vrstvou horké horniny mezi zemskou kůrou a kovovým jádrem.
Thorneův tým se zajímal o ty, které se „rozptýlí“, když procházejí nepravidelnými útvary, které způsobují změny ve složení materiálu v plášti. Některé z těchto rozptýlených vln se pak stávají právě prekurzory PKP.
Thorne se snažil přesně určit, kde k tomuto rozptylu dochází zejména proto, že vlny procházejí zemským pláštěm dvakrát. To znamená před a po průchodu tekutým vnějším jádrem Země. Jestli prekurzory vznikly na straně zdroje, nebo přijímače, nebylo možné rozlišit kvůli dvojité cestě zemským pláštěm.
Detekce
Asistent výzkumu, Surya Pachhai, vymyslel způsob jak namodelovat křivky, aby mohli detekovat zásadní efekty. Do modelu zahrnul hlavně ty, kterým se dříve nevěnovala pozornost.
Pomocí nejmodernější metody sledování seismického pole a teoretických pozorování ze simulací, analyzovali data z 58 zemětřesení. Zaměřili se na ty, ke kterým došlo kolem Nové Guineje, ale zaznamenané byly v Severní Americe poté, co prošly planetou.
Jejich nová metoda jim umožnila určit, kde došlo k rozptylu. Podél hranice mezi vnějším jádrem tekutého kovu a pláštěm nacházejícím se 2900 kilometrů pod zemským povrchem.
Závěr studie
Zjištění naznačují, že prekurzory PKP pravděpodobně pocházejí z oblastí, které jsou domovem zón s velmi nízkou rychlostí. Thorne má podezření, že se tyto vrstvy silné pouhých 20 až 40 kilometrů, tvoří v oceánské kůře. V místech na rozhraní mezi jádrem a pláštěm, kde na sebe narážejí tektonické desky.
„Nyní jsme zjistili, že tyto zóny s velmi nízkou rychlostí neexistují pouze pod aktivními body. Jsou rozprostřené po celé hranici jádra a pláště pod Severní Amerikou,“ řekl Thorne.
„Nevíme jak. Ale protože je vidíme blízko tektonických desek, myslíme si, že se generují tím, že tají čediče středooceánského hřbetu. Dynamika je pak tlačí po celé Zemi, až se nakonec nahromadí pod sopkami.“
