Na dubini od gotovo 2900 kilometara, ondje gdje se čvrsti Zemljin plašt susreće s tekućom vanjskom jezgrom, nalazi se jedan od najmanje poznatih dijelova planeta. Nova analiza seizmičkih valova ondje je izdvojila šest područja koja se ne podudaraju ni s jednom dosad zabilježenom zonom.
Znanstvenici nisu izravno snimili šest novih struktura. Seizmički podaci pokazuju da se na tim mjestima vjerojatno nalaze nakupine ili slojevi koji valove raspršuju drukčije od okolnog materijala. Istraživači su time dobili šest područja koja vrijedi podrobnije istražiti.
Granica jezgre i plašta važna je jer se ondje susreću dva posve različita dijela planeta: tekuća metalna jezgra i stjenoviti plašt. Prijenos topline i gibanje materijala na toj granici povezani su s procesima koji oblikuju Zemljinu unutrašnjost. Nepravilnosti otkrivene seizmičkim valovima mogu ujedno čuvati tragove tektonskih ploča koje su nestale duboko u plaštu.
Više od dva milijuna seizmičkih zapisa
Istraživački tim obradio je više od dva milijuna zapisa potresa magnitude 6 ili više, zabilježenih diljem svijeta između 1990. i 2024. godine. Analiza objavljena u časopisu Journal of Geophysical Research: Solid Earth donosi najveću dosad zbirku slabih signala koji do seizmoloških postaja stižu neposredno prije glavne PKP faze.
Oznaka PKP opisuje put potresnog vala kroz plašt, tekuću vanjsku jezgru i ponovno kroz plašt. Ako na tom putu naiđe na materijal drukčije gustoće, temperature ili sastava, dio vala raspršit će se i do postaje stići malo ranije. Takav raniji signal ne najavljuje potres, nego samo prethodi glavnom PKP valu u seizmičkom zapisu.
Te je slabe signale teško uočiti, a njihovo ručno prepoznavanje traje dugo i ovisi o procjeni osobe koja pregledava zapis. Tim je stoga primijenio model dubokog učenja, a rezultate zatim provjeravao i dorađivao. Tako je izdvojeno 174.929 signala, približno deset puta više nego u ranijim skupovima podataka.
Pri izradi karte istraživači nisu samo prebrojili signale. Za svaki su dio granice jezgre i plašta procijenili koliko se često pojavljuje raniji signal i kolika je vjerojatnost da se ondje nalazi materijal koji ga je raspršio. Time su ublažili utjecaj nejednake raspoređenosti potresa i mjernih postaja, zbog koje su neki dijelovi planeta znatno bolje istraženi od drugih.
Najpotpunija karta granice jezgre i plašta
Rezultat je dosad najpotpunija globalna karta područja koja raspršuju seizmičke valove u blizini granice jezgre i plašta. Zone koje su na starijim kartama izgledale kao odvojene točke sada se na nekim mjestima spajaju u široke pojaseve. U slabije istraženim dijelovima planeta analiza je izdvojila i šest područja koja ranije nisu bila zabilježena.
U najdubljem dijelu plašta već su poznate dvije goleme strukture, jedna ispod Afrike, a druga ispod Tihog oceana, u kojima se seizmički valovi kreću sporije. Njihov sastav i podrijetlo još nisu razjašnjeni, a ranija su istraživanja pokazala da se te dvije duboke strukture međusobno razlikuju. Nova karta pokazuje da se manja područja koja raspršuju valove pojavljuju uz njihove rubove, ali i daleko od njih.
Rezultati se dobro slažu i s neovisnim mjerenjima takozvanih zona ultraniskih brzina. Riječ je o tankim dijelovima najdubljeg plašta u kojima se seizmički valovi naglo usporavaju. Geolozi već godinama pokušavaju utvrditi jesu li takve zone raširene duž granice jezgre i plašta ili postoje samo na pojedinim mjestima.
Što bi moglo raspršivati valove
Što se nalazi u šest izdvojenih područja zasad se ne može pouzdano utvrditi. Na nekim bi mjestima valove mogli raspršivati ostaci tektonskih ploča koje su tijekom stotina milijuna godina tonule kroz plašt. Moguća su i područja djelomično rastaljene stijene, promjene kemijskog sastava te materijal nastao na granici plašta i vanjske jezgre.
Jedno objašnjenje vjerojatno neće vrijediti za sva područja. Neka mogu biti povezana s ostacima potonulih ploča, a druga s lokalnim taljenjem stijena ili rubovima velikih dubinskih struktura. Njihove bi razlike mogle pokazati kako se toplina i materijal prenose kroz unutrašnjost planeta.
Karta ipak nije konačan prikaz najdubljeg dijela Zemljina plašta. Potresi i seizmološke postaje nisu ravnomjerno raspoređeni, pa o nekim područjima i dalje ima mnogo manje podataka. Šest novih zona stoga su prije svega mjesta koja treba podrobnije istražiti, a ne potpuno razjašnjene geološke strukture.
Usporedbom više vrsta seizmičkih valova i izradom detaljnijih modela znanstvenici će pokušati odrediti veličinu tih područja, njihov sastav i moguću povezanost s dugotrajnim kruženjem materijala između površine i duboke Zemljine unutrašnjosti.
