Wetenschappers detecteren onverwachte wijdverspreide structuren nabij de kern van de aarde

Vragen, theorieën, ontdekkingen e,d, op het gebied van wiskunde, natuurkunde en chemie horen hier thuis.
Plaats reactie
Gebruikersavatar
univers
Observer
Berichten: 33354
Lid geworden op: 27 jan 2013, 11:10

Wetenschappers detecteren onverwachte wijdverspreide structuren nabij de kern van de aarde

Bericht door univers » 20 jun 2020, 17:44

Afbeelding
Aardbevingen sturen geluidsgolven door de aarde. Seismogrammen registreren de echo's terwijl die golven langs de kernmantelgrens reizen, buigen en buigen rond dichte rotsstructuren. Nieuw onderzoek van de Universiteit van Maryland geeft de eerste brede kijk op deze structuren, en onthult dat ze veel breder zijn dan eerder bekend. Krediet: Doyeon Kim / University of Maryland

Geofysici van de Universiteit van Maryland analyseerden duizenden opnames van seismische golven, geluidsgolven die door de aarde reizen, om echo's te identificeren vanaf de grens tussen de gesmolten kern van de aarde en de massieve mantellaag erboven. De echo's onthulden meer wijdverbreide, heterogene structuren - gebieden met een ongewoon dichte, hete rots - aan de grens van de mantel van de kern dan voorheen bekend was.

Wetenschappers zijn niet zeker van de samenstelling van deze structuren en eerdere studies hebben er slechts een beperkt beeld van gegeven. Door hun vorm en omvang beter te begrijpen, kunnen de geologische processen diep in de aarde worden onthuld. Deze kennis kan aanwijzingen geven voor de werking van platentektoniek en de evolutie van onze planeet.

Het nieuwe onderzoek biedt het eerste uitgebreide overzicht van de kern-mantelgrens over een groot gebied met zo'n gedetailleerde resolutie. De studie werd gepubliceerd in het nummer van 12 juni 2020 van het tijdschrift Science .

De onderzoekers concentreerden zich op echo's van seismische golven die onder het stroomgebied van de Stille Oceaan reizen. Hun analyse onthulde een voorheen onbekende structuur onder de vulkanische Marquesas-eilanden in de Stille Zuidzee en toonde aan dat de structuur onder de Hawaiiaanse eilanden veel groter is dan voorheen bekend.

"Door te kijken naar duizenden kern-mantel grens echo's tegelijk, in plaats van ons te concentreren op een paar tegelijk, zoals gewoonlijk wordt gedaan, hebben we een totaal nieuw perspectief gekregen", zegt Doyeon Kim, een postdoctoraal onderzoeker bij de UMD-afdeling van Geologie en de hoofdauteur van het artikel. "Dit laat ons zien dat het grensgebied van de kernmantel veel structuren heeft die deze echo's kunnen produceren, en dat was iets wat we ons voorheen niet realiseerden omdat we maar een beperkt zicht hadden."

Afbeelding
De bovenstaande afbeelding laat zien hoe gebieden van hete, dichte rotsen, ultra-lage snelheidszones genoemd diep in de aarde, buigen en geluidsgolven buigen die worden geproduceerd door aardbevingen. In een nieuwe analyse van de door seismogrammen geregistreerde diffractiegolven onthullen UMD-geologen een nieuwe ULVZ onder Marquesas en een grotere ULVZ onder Hawaï dan voorheen bekend. Krediet: Doyeon Kim / University of Maryland

Aardbevingen genereren seismische golven onder het aardoppervlak die duizenden kilometers afleggen. Wanneer de golven veranderingen in rotsdichtheid, temperatuur of samenstelling tegenkomen, veranderen ze van snelheid, buiging of verstrooiing, waardoor echo's worden geproduceerd die kunnen worden gedetecteerd. Echo's van nabijgelegen structuren komen sneller aan, terwijl die van grotere structuren luider zijn. Door de reistijd en de amplitude van deze echo's te meten wanneer ze op verschillende locaties bij seismometers aankomen, kunnen wetenschappers modellen ontwikkelen van de fysische eigenschappen van onder het oppervlak verborgen gesteente. Dit proces is vergelijkbaar met de manier waarop vleermuizen echoloceren om hun omgeving in kaart te brengen.

Voor deze studie zochten Kim en zijn collega's naar echo's die werden gegenereerd door een specifiek type golf, een schuifgolf genaamd, terwijl deze zich langs de kernmantelgrens beweegt. In een opname van een enkele aardbeving, bekend als een seismogram, kunnen echo's van diffractieve schuifgolven moeilijk te onderscheiden zijn van willekeurige ruis. Maar als u naar veel seismogrammen van veel aardbevingen tegelijk kijkt, kunt u overeenkomsten en patronen onthullen die de echo's in de gegevens identificeren.

Met behulp van een machine learning-algoritme genaamd Sequencer, analyseerden de onderzoekers 7.000 seismogrammen van honderden aardbevingen van 6,5 magnitude en groter die tussen 1990 en 2018 rond het bekken van de Stille Oceaan voorkomen. Sequencer is ontwikkeld door de co-auteurs van de nieuwe studie van de Johns Hopkins University en Tel Aviv Universiteit om patronen in straling van verre sterren en sterrenstelsels te vinden. Bij toepassing op seismogrammen van aardbevingen ontdekte het algoritme een groot aantal shear wave echo's.

"Machine learning in de aardwetenschappen groeit snel en een methode als Sequencer stelt ons in staat om seismische echo's systematisch te detecteren en nieuwe inzichten te krijgen in de structuren aan de basis van de mantel, die grotendeels raadselachtig zijn gebleven," zei Kim.

De studie bracht enkele verrassingen aan het licht in de structuur van de kernmantelgrens.

Afbeelding
Aardbevingen, die hier als gele sterren worden gezien, sturen geluidsgolven door de aarde. Seismogrammen, hier gezien als blauwe driehoeken, registreren de echo's terwijl die golven langs de kernmantelgrens reizen, buigen en buigen rond dichte rotsstructuren. Nieuw onderzoek van de Universiteit van Maryland geeft de eerste brede kijk op deze structuren, en onthult dat ze veel breder zijn dan eerder bekend. Krediet: Doyeon Kim / University of Maryland

"We vonden echo's op ongeveer 40% van alle seismische golfpaden", zegt Vedran Lekic, universitair hoofddocent geologie aan de UMD en co-auteur van de studie. "Dat was verrassend omdat we verwachtten dat ze zeldzamer zouden zijn, en wat dat betekent is dat de abnormale structuren aan de kern-mantelgrens veel meer voorkomen dan eerder werd gedacht."

De wetenschappers ontdekten dat het grote stuk zeer dicht, heet materiaal aan de kernmantelgrens onder Hawaï unieke luide echo's produceerde, wat aangeeft dat het zelfs groter is dan eerdere schattingen. Bekend als ultralaag-snelheidszones (ULVZ's), worden dergelijke plekken gevonden aan de wortels van vulkanische pluimen, waar hete rotsen opstijgen uit het grensgebied van de kernmantel om vulkanische eilanden te produceren. De ULVZ onder Hawaï is de grootste die we kennen.

Deze studie vond ook een voorheen onbekende ULVZ onder de Marquesas-eilanden.

'We waren verrast toen we zo'n groot kenmerk vonden onder de Marquesas-eilanden waarvan we niet eens wisten dat ze bestonden', zei Lekic. "Dit is echt opwindend, omdat het laat zien hoe het Sequencer-algoritme ons kan helpen om seismogramgegevens over de hele wereld te contextualiseren op een manier die voorheen niet mogelijk was."

https://phys.org/news/2020-06-scientist ... above%20it.
Een mens is net een open boek, je moet het enkel kunnen lezen.

Plaats reactie