Mokslininkai Kalifornijos žemės drebėjimų archyvuose aptiko keistą reiškinį, verčiantį iš naujo pažvelgti į mūsų planetos gelmes. Seismologė Deborah Kilb, analizuodama keturių dešimtmečių žemės drebėjimų duomenis po Siera Nevada kalnynu, pastebėjo neįprastai gilius žemės drebėjimus. Jie vyko tokiame gylyje, kur Žemės pluta turėtų būti per karšta ir patirti per didelį spaudimą, kad galėtų vykti seisminė veikla.
Neįprastai gilių žemės drebėjimų paslaptis
„Šiaurės Kalifornijoje žemės drebėjimų duomenys paprastai siekia apie 10 kilometrų gylį. Pietų Kalifornijoje jie gali siekti šiek tiek giliau, iki 18 kilometrų“, – aiškino San Diego Kalifornijos universiteto Scripps okeanografijos instituto tyrėja D. Kilb, turėdama omenyje įprastą žemės drebėjimų gylį šiuose regionuose. Tačiau drebėjimai, kuriuos ji aptiko netoli centrinės kalnyno dalies, buvo net du kartus gilesni ir, atrodo, tebevyksta.
„Faktas, kad matome seisminį aktyvumą žemiau 20 kilometrų – nuo 20 iki 40 kilometrų – yra labai keistas“, – teigė D. Kilb. „Tai nėra kažkas, ką paprastai matytumėte žemės plutos drebėjimuose.“ D. Kilb šiuos duomenis perdavė Verai Schulte-Pelkum, Kolorado universiteto Boulderyje veikiančio Aplinkos tyrimų kooperatyvinio instituto mokslo darbuotojai ir geologijos mokslų docentei. V. Schulte-Pelkum jau tyrinėjusiai savitą Siera Nevados uolienų struktūrą, kuri toje pačioje vietovėje rodė gilias uolienų deformacijas.
Netikėtas atradimas: Žemės pluta lupasi
Naudodamos naujus duomenis, mokslininkės Siera Nevados gelmes tyrė taikydamos vadinamąją imtuvo funkcijos analizės techniką, kuri naudoja seismines bangas Žemės vidaus struktūrai kartografuoti. Mokslininkės nustatė, kad centrinėje kalnyno dalyje Žemės pluta šiuo metu lupasi – šis procesas moksliškai vadinamas litosferos grimzdimu. D. Kilb ir V. Schulte-Pelkum savo atradimus gruodį paskelbė žurnale „Geophysical Research Letters“.
Ši hipotezė sutapo su ankstesnėmis spėlionėmis, kad šioje vietovėje jau vyko litosferos grimzdimas, kuris įvyksta, kai išorinis Žemės sluoksnis grimzta į apatinį mantijos sluoksnį. Dabar tyrimo autorės mano, kad šis procesas tebevyksta ir šiuo metu progresuoja į šiaurę nuo kalnyno. „Palyginome savo duomenis ir supratome, kad mano keistos uolienų struktūros signalai ir jos keisti gilūs žemės drebėjimai vyksta toje pačioje vietovėje“, – sakė V. Schulte-Pelkum. „Tada nusprendėme pažvelgti į tai atidžiau ir atradome visą šią istoriją.“
Naujas požiūris į kontinentų formavimąsi
Pasak V. Schulte-Pelkum, po Siera Nevada vykstantys procesai gali suteikti retą įžvalgą apie tai, kaip susiformavo kontinentai. Šis atradimas taip pat gali padėti mokslininkams nustatyti daugiau vietovių, kuriose vyksta šis procesas, bei geriau suprasti žemės drebėjimus ir kaip veikia mūsų planeta.
Žemės viršutinį sluoksnį, litosferą, sudaro standi pluta ir viršutinė mantijos dalis, kuri yra tankesnės, bet skystesnės būsenos. Šiame sluoksnyje taip pat yra Žemės vandenyninė pluta – plonesnis ir tankesnis sluoksnis po vandenynais – ir kontinentinė pluta, esanti virš šio sluoksnio. Tačiau kaip šie posluoksniai sugeba egzistuoti tokioje idealioje būsenoje, su kontinentais viršuje, V. Schulte-Pelkum teigimu, yra tam tikra paslaptis.
„Kontinentai tiesiog atsitiktinai iškilę virš dabartinio jūros lygio, mums pasisekė, nes… jie vidutiniškai sudaryti iš mažiau tankių mineralų“, – sakė V. Schulte-Pelkum. „Kad jie iškiltų aukščiau (iš pradžių), reikia atsikratyti dalies tankaus turinio.“ Litosferos grimzdimas yra procesas, kai tankesnės medžiagos traukiamos į apačią, o mažiau tankios medžiagos iškyla į viršų, taip sukuriant sausumą. „Tai tarsi tankesnio turinio išmetimas į tą tąsią, kietą mantijos sluoksnį apačioje ir jo atskyrimas, kad jis nustotų traukti mažiau tankų turinį viršuje“, – aiškino ji.
Giluminiai mantijos pokyčiai ir žemės drebėjimai
Tyrėjai, vaizduodami Žemės gelmes po Siera Nevada kalnais, aptiko aiškų sluoksnį mantijoje, maždaug 40–70 kilometrų gylyje. Duomenys parodė, kad šis sluoksnis turėjo specifinių žymių, kurios palaipsniui keitėsi į šiaurę. V. Schulte-Pelkum pateikė pavyzdį: jei turėtumėte molio gabalėlį su įvairiaspalviais molio intarpais ir suspaustumėte jį tarp delnų, tie intarpai pradėtų virsti juostelėmis – panašiai atrodo ir uolienų deformacijos.
Pietinėje Siera Nevadoje tankios uolienos turėjo ryškiausias juosteles ir, kaip paaiškėjo, jau buvo atsidalijusios nuo plutos, o centrinėje dalyje šis procesas, atrodo, tebevyksta. Šiaurinėje Siera Nevadoje šiuo metu jokių deformacijos požymių nėra. Šis aiškus sluoksnis mantijoje taip pat paaiškintų D. Kilb aptiktus gilius žemės drebėjimus, nes pluta centrinėje dalyje yra neįprastai stora dėl to, kad yra traukiama žemyn, ir taip pat šaltesnė nei karšta mantijos medžiaga, paprastai randama tokiuose gyliuose. „Uolienoms reikia labai daug laiko, kad įšiltų ar atvėstų. Taigi, jei perkeliate kažką, pavyzdžiui, traukdami žemyn ar stumdami aukštyn, prireikia laiko, kol ji prisitaikys prie naujos temperatūros“, – sakė V. Schulte-Pelkum.
Reti įrodymai ir ilgalaikės pasekmės
Įrodymų apie šį procesą rasti buvo sunku. Jis nematomas iš žemės paviršiaus ir yra itin lėtas. Mokslininkų teorijos teigia, kad pietinė Siera Nevada litosferos grimzdimo procesą baigė maždaug prieš 4–3 milijonus metų. Pasak V. Schulte-Pelkum, tokie natūralūs įvykiai kartais vyksta visame pasaulyje. „Geologiniu požiūriu, tai yra gana greitas procesas su ilgais stabilumo periodais tarp jų. Litosferos grimzdimas tikriausiai prasidėjo labai seniai, kai pradėjome formuoti kontinentus, ir (kontinentai) laikui bėgant didėjo. Taigi tai tiesiog toks periodiškas, lokalizuotas dalykas“, – pridūrė ji.
Besitęsiantys debatai geologų bendruomenėje
Siera Nevada jau dešimtmečius buvo geologų bendruomenės diskusijų objektas dėl anomalijos, aptiktos mantijoje po Didžiuoju slėniu. Nors kai kurie mokslininkai mano, kad šią savybę sukėlė litosferos grimzdimas, kiti mano, kad ją galėjo sukelti subdukcija – procesas, kai vandenyninė plokštė grimzta po mažiau tankia plokšte, pavyzdžiui, kontinentine pluta, ir keičia kraštovaizdį, sakė Mitchell McMillan, Džordžijos technologijos instituto podoktorantūros mokslininkas geologas, nedalyvavęs šiame tyrime. „Iš tikrųjų yra dvi konkuruojančios hipotezės, paaiškinančios visus šiuos duomenis, ir geologijoje tai nutinka gana retai… Taigi šis straipsnis labai įdomiai papildys šią diskusiją“, – teigė jis.
Tolesni šios srities tyrimai taip pat galėtų padėti mokslininkams geriau suprasti, kaip Žemė vystosi per ilgus laikotarpius. Jei litosferos grimzdimas tęsis po kalnynu, galima spėti, kad žemė ir toliau tęsis vertikaliai, keisdama dabartinį kraštovaizdį, sakė M. McMillan. Tačiau tai gali užtrukti nuo kelių šimtų tūkstančių iki kelių milijonų metų. Apskritai, dideliuose kalnų grandinėse arba bet kur, kur yra batolitas, galima tikėtis tokių įvykių, sakė M. McMillan. Andai, ilga kalnų grandinė Pietų Amerikoje, yra dar vienas pavyzdys, kur mokslininkai spėja, kad litosferos grimzdimas kadaise įvyko ir galbūt tebevyksta šiandien.
„Manau, kad šis konkretus tyrimas pabrėžia skirtingų duomenų rinkinių susiejimo svarbą“, – sakė M. McMillan. Geriau suprasdami šį procesą, mokslininkai gali daugiau sužinoti apie planetos funkcijas ir tai, kas vyksta po jos paviršiumi, įskaitant žemės drebėjimus, kurie, kaip manoma, yra susiję su šiuo procesu, sakė M. McMillan. Atskirai, planeta Venera, kuri neturi plokščių tektonikos kaip Žemė, turi šių litosferos grimzdimo įvykių įrodymų, ir suprasdami šį procesą Žemėje, galime pradėti taikyti jį Venerai, sakė jis.
„Išties žavu pagalvoti, kaip galėtum… žygiuoti Siera Nevadoje ar jos papėdėje, ar net bet kur kitur žemyne. Ir, žinai, labai giliai po tavimi vyksta dalykai, apie kuriuos mes nežinome“, – sakė V. Schulte-Pelkum. „Mes tarsi esame dėkingi šiems procesams už savo egzistavimą sausumoje. Jei Žemė nebūtų sukūrusi kontinentų, būtume labai skirtingos būtybės… Mes evoliucionavome, nes planeta evoliucionavo taip, kaip evoliucionavo. Taigi, tiesiog suprasti visą sistemą, kurios dalis esi, mano nuomone, turi vertę – ne tik mažesnės finansinės žalos ir mažesnio žmogaus poveikio, tarkime, per žemės drebėjimą.“
Nuotraukos asociatyvinės © Canva.
Šaltinis: edition.cnn.com
