Η νέα ανακάλυψη προσθέτει ακόμη περισσότερα στοιχεία σε μια αυξανόμενη επιστημονική βάση που υποδηλώνει ότι ο βραχώδης μανδύας της Γης δεν αναδεύεται τόσο ομοιόμορφα από τις εσωτερικές διεργασίες του πλανήτη όσο πιστευόταν παλαιότερα. Κρυφές δομές ή τμήματα αμιγούς υλικού, όπως αυτοί οι υπερήπειροι, ενδέχεται να επηρεάζουν τη δραστηριότητα του μανδύα, συμπεριλαμβανομένης της κίνησης των τεκτονικών πλακών, με τρόπους που οι επιστήμονες μόλις αρχίζουν να κατανοούν, σύμφωνα με μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 22 Ιανουαρίου στο περιοδικό Nature.
«Αυτά τα ευρήματα θα συμβάλουν στην καλύτερη κατανόηση της μεταφοράς θερμότητας στον μανδύα και της τεκτονικής των πλακών και, κατά συνέπεια, των φαινομένων που βιώνουμε στην επιφάνεια, όπως οι σεισμοί και η ηφαιστειακή δραστηριότητα», δήλωσε η Claire Richardson, υποψήφια διδάκτορας στη Σχολή Εξερεύνησης της Γης και του Διαστήματος του Πανεπιστημίου της Αριζόνα, η οποία δεν συμμετείχε στη νέα έρευνα.
«Η κατανόηση των φυσικών, θερμικών και χημικών ιδιοτήτων των πετρωμάτων που βρίσκονται περίπου 3.000 χιλιόμετρα κάτω από τα πόδια μας, σε ακραίες θερμοκρασίες και πιέσεις, είναι ένα εξαιρετικά δύσκολο πρόβλημα», ανέφερε η Richardson στο CNN μέσω email. «Υπάρχουν ακόμη πολλές ανοιχτές ερωτήσεις, και κάθε νέα μελέτη μάς φέρνει πιο κοντά στην πραγματική εικόνα του τι συμβαίνει εκεί κάτω».

Μυστικά αποκαλύπτονται μέσω των σεισμικών κυμάτων
Οι επιστήμονες εντόπισαν για πρώτη φορά αυτές τις υπόγειες υπερηπείρους πριν από περίπου 50 χρόνια, όταν εμφανίστηκαν ως ανωμαλίες στα σεισμικά δεδομένα από ισχυρούς σεισμούς, των οποίων τα κύματα διαπερνούσαν ολόκληρο τον πλανήτη. Όταν οι σεισμικές δονήσεις συναντούν ασυνήθιστες δομές στον μανδύα, οι αλλαγές στην ταχύτητα των κυμάτων παρέχουν στους σεισμολόγους πολύτιμες πληροφορίες για το εσωτερικό της Γης.
Με την πάροδο των δεκαετιών, τα σεισμικά δεδομένα αποκάλυψαν ότι αυτοί οι υπερήπειροι καλύπτουν περίπου το 20% των ορίων μεταξύ του μανδύα και του πυρήνα. Κάθε μία από αυτές τις θαμμένες νησίδες εκτείνεται σε εκατοντάδες χιλιάδες τετραγωνικά χιλιόμετρα και, σε ορισμένα σημεία, υψώνονται σχεδόν 965 χιλιόμετρα από τον πυρήνα προς τον ανώτερο μανδύα. Ωστόσο, μέχρι πρόσφατα, λίγα ήταν γνωστά για τη σύστασή τους, το πότε βυθίστηκαν ή τον ρόλο που μπορεί να διαδραματίζουν στη ροή του μανδύα, γνωστή ως συναγωγή.
«Η προέλευσή τους και το εάν είναι μακρόβιες δομές – αυτό αποτελεί αντικείμενο έντονης επιστημονικής διαμάχης», δήλωσε η Dr. Sujania Talavera-Soza, κύρια συγγραφέας της νέας μελέτης και ερευνήτρια γεωεπιστημών και σεισμολογίας στο Πανεπιστήμιο της Ουτρέχτης.
Προηγούμενες έρευνες είχαν επικεντρωθεί στην ταχύτητα των σεισμικών κυμάτων, δείχνοντας ότι αυτή μειωνόταν κατά περίπου 2% όταν τα κύματα έφταναν στους υπερηπείρους. Αυτή η μείωση στην ταχύτητα των σεισμικών κυμάτων οδήγησε τους γεωλόγους να ονομάσουν τις περιοχές αυτές «μεγάλες επαρχίες χαμηλής διάτμησης» (Large Low Shear Velocity Provinces – LLSVPs).
Η απώλεια ταχύτητας υποδήλωνε ότι αυτές οι ζώνες ήταν θερμότερες από τα γύρω πετρώματα, αλλά οι επιστήμονες δεν ήξεραν εάν τα LLSVPs διέφεραν δομικά από τις γειτονικές περιοχές. Επίσης, δεν ήταν σαφές αν συμμετείχαν ενεργά στη συναγωγή του μανδύα ή αν αποτελούσαν απλώς πυκνές μάζες που παρέμεναν ακίνητες, εξήγησε η Dr. Arwen Deuss, καθηγήτρια στο Πανεπιστήμιο της Ουτρέχτης και συν-συγγραφέας της μελέτης.
«Δεν υπήρχαν πληροφορίες για αυτό», ανέφερε η Deuss. «Το μόνο που γνωρίζαμε ήταν ότι τα σεισμικά κύματα επιβραδύνονταν».

Νέα μέθοδος αποκαλύπτει περισσότερα
Στη νέα μελέτη, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μια διαφορετική προσέγγιση για να εξετάσουν τα LLSVPs και να αποκαλύψουν περισσότερες λεπτομέρειες για τη σύστασή τους. Αντί να εξετάσουν μόνο την ταχύτητα των σεισμικών κυμάτων, ανέλυσαν επίσης την απόσβεση (attenuation) των σημάτων, δηλαδή την απώλεια ενέργειας καθώς τα κύματα ταξίδευαν μέσα από τον μανδύα.
Η απόσβεση στις σεισμικές δονήσεις μπορεί να συγκριθεί με την εξασθένιση ενός μουσικού ήχου, εξήγησε η Deuss. Μελετώντας αυτή την απώλεια ενέργειας – σε συνδυασμό με την ταχύτητα των κυμάτων – οι επιστήμονες μπορούσαν να αποκτήσουν πληροφορίες που προηγουμένως ήταν αόρατες. Τα πιο αξιόπιστα δεδομένα προέρχονται από σεισμούς μεγέθους 7,8 ή μεγαλύτερου, πρόσθεσε η Talavera-Soza.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ενώ τα σεισμικά κύματα επιβραδύνονταν στα LLSVPs, δεν έχαναν μεγάλη ποσότητα ενέργειας. Αντιθέτως, στις ψυχρότερες περιοχές γύρω τους – τις λεγόμενες «νεκροταφειακές ζώνες» των τεκτονικών πλακών – η απόσβεση ήταν πολύ μεγαλύτερη.
Τα αρχαιότερα υπόγεια μυστικά της Γης
Αυτή η διαφορά πιθανώς σχετίζεται με την ηλικία των δομών. Με την πάροδο εκατομμυρίων ετών, καθώς το βραχώδες υλικό κατεβαίνει βαθιά στον μανδύα, οι κρύσταλλοι των ορυκτών συμπιέζονται και διαμορφώνονται σε μικρότερους κόκκους, οι οποίοι στη συνέχεια μεγαλώνουν ξανά με τον χρόνο. Περιοχές με μικρότερους κόκκους απορροφούν περισσότερη ενέργεια από τα σεισμικά κύματα, οπότε η ποσότητα απόσβεσης σε μια περιοχή μπορεί να δώσει ενδείξεις για την ηλικία της.
«Το γεγονός ότι τα LLSVPs εμφανίζουν ελάχιστη απόσβεση σημαίνει ότι πρέπει να αποτελούνται από πολύ μεγαλύτερους κόκκους σε σύγκριση με τις γύρω περιοχές», ανέφερε η Talavera-Soza. Αυτό υποδηλώνει ότι είναι σημαντικά παλαιότερα από τις τεκτονικές «νεκροταφειακές» ζώνες, καθώς οι κόκκοι τους είχαν περισσότερο χρόνο για να αναπτυχθούν.
«Η μελέτη μας δείχνει ότι τα LLSVPs είναι δομές που υπάρχουν για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα – τουλάχιστον μισό δισεκατομμύριο χρόνια, ίσως και περισσότερο», είπε η Talavera-Soza.
Αυτή η ανακάλυψη ανατρέπει την αντίληψη ενός ομοιογενούς μανδύα και ανοίγει τον δρόμο για περαιτέρω έρευνες. Εάν αυτά τα αρχαία τμήματα του μανδύα υπάρχουν για τόσο μεγάλο διάστημα, ίσως να διατηρούν αρχέγονα χημικά στοιχεία από την αρχή της Γης, προσφέροντας ένα παράθυρο στο παρελθόν του πλανήτη μας.
Πηγή: cnn.com