Kadonnut maailma löydetty Tyynenmeren alta, kyseenalaistaa tietomme 🌍

Jalkojemme alla, satojen kilometrien syvyydessä, piilee näkymätön mutta elintärkeä maailma: maapallon vaippa. Pitkään tiedemiehet ovat luulleet ymmärtävänsä sen rakenteen ja toiminnan. Mutta äskettäinen löytö on mullistanut tämän käsityksen, kun Tyynenmeren alla, itse vaipan sydämessä, on löydetty odottamaton rakenne.

Maapallon vaippa, tämä kerros, joka sijaitsee kuoren ja ytimen välissä, on hitaiden mutta voimakkaiden liikkeiden näyttämö. Näitä liikkeitä, joita kutsutaan konvektioksi, pidetään vastuullisina laattatektonikasta. Tiheämmät merilevyt uppoavat vaippaan subduktiovyöhykkeillä, kun taas kuuma materiaali nousee pinnalle. Tämä sykli on muovannut planeettaamme miljardien vuosien ajan.

Laattatektonikka: hyvin vakiintunut malli

Tämän mallin mukaan upotettujen laattatektonisten levyjen pitäisi sijaita lähellä subduktiovyöhykkeitä, joissa ne uppoavat vaippaan. Nämä kylmät ja tiheät levyt muuttavat seismisten aaltojen nopeutta, mikä mahdollistaa tiedemiesten paikantaa ne.

Kuitenkin ETH Zürichin geofyysikkoryhmä on löytänyt poikkeavuuksia. Nämä alueet, joilla seismiset aallot käyttäytyvät eri tavalla, viittaavat epätavallisten lämpötilojen tai koostumusten materiaalien läsnäoloon. Nämä löydöt kyseenalaistavat ymmärryksemme vaipan dynamiikasta.

Innovatiivinen tekniikka vaipan tutkimiseen

Näihin tuloksiin pääsemiseksi tutkijat käyttivät innovatiivista menetelmää, jota kutsutaan täydelliseksi aallonmuotojen käänteeksi (Full Waveform Inversion). Toisin kuin perinteiset tekniikat, jotka keskittyvät yhteen seismiseen aaltoon, tämä lähestymistapa analysoi kaikki maanjäristysten tuottamat aallot.

Tämä menetelmä, joka on paljon tarkempi, mahdollistaa yksityiskohtaisen kuvan rakentamisen maan sisäosista. Tutkijat pystyivät tunnistamaan poikkeavuuksia alueilla, joilla aikaisemmat mallit eivät havainneet mitään. Tämä teknologinen edistysaskel on mahdollistettu Piz Daint -supertietokoneen käytön ansiosta, joka pystyy käsittelemään valtavia tietomääriä.

Poikkeavuuksia odottamattomissa paikoissa

Tämän korkean resoluution mallinnuksen ansiosta tutkijat ovat tunnistaneet poikkeavia alueita Tyynenmeren länsiosassa, kaukana tunnetuista subduktiovyöhykkeistä. Nämä poikkeavuudet saattavat olla jäänteitä vanhoista levyistä tai rautaa tai piitä sisältävien kivien kerrostumista.

Nämä tulokset, jotka on julkaistu Scientific Reports -lehdessä, osoittavat, että maapallon vaippa on paljon monimutkaisempi kuin odotettiin. Tiedemiehet eivät vieläkään tiedä tarkkaa alkuperää näille poikkeavuuksille, mutta ne saattavat olla peräisin materiaaleista, jotka ovat peräisin maan muodostumisesta neljä miljardia vuotta sitten.

Uuden ymmärryksen suuntaan

Selittääkseen näitä löytöjä tutkijat harkitsevat useita hypoteeseja. Nämä poikkeavuudet voisivat olla jäänteitä vanhoista laattatektonisista levyistä tai alueita, joilla rautapitoiset kivet ovat kerääntyneet ajan myötä.

Nämä tutkimukset avaavat uusia tutkimusmahdollisuuksia maapallon vaipan mallien tarkentamiseksi. Ne muistuttavat meitä siitä, että planeettamme kätkee yhä monia mysteerejä, erityisesti sen saavuttamattomissa syvyyksissä.

Lisätietoja: Mikä on täydellinen aallonmuotojen käänne?

Täydellinen aallonmuotojen käänne (Full Waveform Inversion) on edistyksellinen tekniikka, jota käytetään geofyysikassa maan sisäosan rakenteen tutkimiseen. Se toimii hieman kuin lääketieteellinen ultraäänitutkimus, mutta maailmanlaajuisessa mittakaavassa. Kun lääkärit käyttävät ultraääntä elinten visualisoimiseen ilman kehon avaamista, geofyysikot analysoivat seismisiä aaltoja kartoittaakseen maan syvyyksiä ilman poraamista.

Tämä menetelmä menee pidemmälle kuin perinteiset tekniikat, jotka rajoittuvat yhden tyyppisen seismisen aallon tutkimiseen. Se tarkastelee kaikkia maanjäristysten tuottamia aaltoja, tarjoten paljon tarkemman ja yksityiskohtaisemman kuvan. Aivan kuten magneettikuvaus (MRI) paljastaa yksityiskohtia, jotka ovat näkymättömiä tavallisessa ultraäänitutkimuksessa, tämä lähestymistapa paljastaa hienovaraisia poikkeavuuksia maapallon vaipassa.

Tämän tekniikan ansiosta tiedemiehet ovat löytäneet odottamattomia kivialueita. Nämä poikkeavuudet, jotka sijaitsevat kaukana subduktiovyöhykkeistä, kyseenalaistavat ymmärryksemme maan sisäisestä dynamiikasta. Yhdistämällä laskentatehon ja aaltoanalyysin tämä menetelmä avaa uuden ikkunan planeettamme mysteereihin.

Mikä on maapallon vaippa?

Maapallon vaippa on välikerros, joka sijaitsee maapallon kuoren ja ytimen välillä. Se ulottuu noin 2 900 kilometrin paksuuteen ja kattaa lähes 84 % planeettamme tilavuudesta. Se koostuu pääasiassa silikaatteja, rautaa ja magnesiumia sisältävistä kivistä, ja sillä on keskeinen rooli maan dynamiikassa.

Vaikka se on kiinteä, vaippa käyttäytyy viskoosina nesteenä geologisissa aikaskaalassa. Tämä ilmiö, jota kutsutaan vaippakonvektioksi, aiheuttaa hitaita mutta voimakkaita liikkeitä, jotka vaikuttavat laattatektonikaan, maanjäristyksiin ja tulivuoritoimintaan. Näitä liikkeitä ruokkii lämpö, joka tulee maapallon ytimestä.

Vaippa on jaettu kahteen osaan: ylävaippaan ja alavaippaan. Ylävaippa, joka on lähempänä pintaa, on laattatektonisten levyjen muodostumisen ja kierrätyksen paikka. Alavaippa, joka on tiheämpi ja kuumempi, on edelleen huonosti ymmärretty sen saavuttamattomuuden vuoksi.

Maapallon vaipan tutkimus perustuu epäsuoriin menetelmiin, kuten seismisten aaltojen analysointiin. Nämä tekniikat mahdollistavat sen rakenteen kartoittamisen ja sen roolin paremman ymmärtämisen maan geologisessa evoluutiossa.

Mikä on laattatektonikka?

Laattatektonikka on tieteellinen teoria, joka selittää maapallon pinnan rakennetta ja liikkeitä. Tämän teorian mukaan lithosfääri (maapallon ulkokerros) on jaettu useisiin laattatektonisiin levyihin, jotka kelluvat ja liikkuvat hitaasti viskoosissa vaipassa. Nämä liikkeet ovat vastuussa suurista geologisista ilmiöistä, kuten maanjäristyksistä, tulivuorenpurkauksista ja vuoristojen muodostumisesta.

Laattatektoniset levyt vuorovaikuttavat keskenään eri tavoin. Ne voivat eristyä (divergenssi), lähestyä toisiaan (konvergenssi) tai liukua toistensa ohi (transformaatio). Nämä vuorovaikutukset luovat subduktiovyöhykkeitä, joissa yksi levy uppoaa toisen alle, ja meriveden harjanteita, joissa uusia kuoria muodostuu.

Laattatektonikkaa ohjaa maapallon sisäinen lämpö, joka aiheuttaa konvektioliikkeitä vaipassa. Nämä liikkeet työntävät levyjä liikkumaan muutaman senttimetrin vuodessa, muokaten jatkuvasti planeetan pintaa miljoonien vuosien ajan.

Tämä teoria, joka muotoiltiin 1960-luvulla, on mullistanut geologian ymmärryksemme. Se selittää paitsi mantereiden ja valtamerien jakautumista myös maan kehitystä geologisten aikakausien läpi.