Hluboká zemětřesení odhalují šokující tajemství nitra Země

Nová studie vedená geofyzičkou Sunyoung Parkovou z University of Chicago naznačuje, že v zemském plášti se může nacházet vrstva překvapivě tekuté horniny na samém dně horního pláště. K nálezu došlo měřením přetrvávajícího pohybu zaznamenaného senzory GPS na ostrovech v důsledku hlubokého zemětřesení v Tichém oceánu poblíž Fidži. Studie, zveřejněná 22. února 2023 v Nature, demonstruje novou metodu měření tekutosti zemského pláště.

„Přestože plášť tvoří největší část Země, stále je toho hodně, co o něm nevíme,“ řekla Sunyoung Parková, geofyzička z Chicagské univerzity a hlavní autorka studie. „Myslíme si, že je toho mnohem víc, co se můžeme naučit, když použijeme tato hluboká zemětřesení jako způsob, jak tyto otázky prozkoumat.“

Plášťové záhady

O Zemi pod našima nohama víme stále překvapivě málo. Nejdále se vědcům podařilo vyhloubit vrt asi 12 kilometrů hluboký, než rostoucí horko doslova roztavilo vrták. Vědci proto museli použít vodítka, jako je pohyb seismických vln, aby odvodili různé vrstvy, které tvoří planetu, včetně kůry, pláště a jádra.

Jedna věc, která vědce zarazila, je přesné měření toho, jak viskózní je vrstva pláště. Plášť je vrstva pod kůrou. Je tvořena horninou, ale při vysoké teplotě a tlacích v této hloubce se hornina ve skutečnosti stává viskózní – teče velmi pomalu jako med nebo dehet.

„Chceme přesně vědět, jak rychle plášť teče, protože to ovlivňuje evoluci celé Země – ovlivňuje to, kolik tepla planeta udrží po jak dlouhou dobu, a jak se zemské materiály v průběhu času recyklují,“ vysvětlila Parková. „Ale naše současné chápání je velmi omezené a zahrnuje mnoho předpokladů.“ Parková předpokládala, že by mohl existovat jedinečný způsob, jak získat měření vlastností pláště studiem následků velmi hlubokých zemětřesení.

Většina zemětřesení, o kterých slyšíme ve zprávách, je relativně mělká a má svůj původ v horní kůře Země. Občas se však vyskytnou zemětřesení, která mají původ hluboko v Zemi – až více než 700 kilometrů pod povrchem. Tato zemětřesení nejsou tak dobře prozkoumána jako ta mělčí, protože nejsou tak destruktivní pro lidská sídla. Ale protože sahají dolů do pláště, Parková si myslela, že by mohly nabídnout způsob, jak porozumět chování pláště.

Parková a její kolegové se podívali na jedno konkrétní takové zemětřesení, ke kterému došlo u pobřeží Fidži v roce 2018. Zemětřesení mělo magnitudu 8,2, ale bylo tak hluboké – 560 kilometrů pod povrchem – že nezpůsobilo žádné škody ani oběti.

Když však vědci pečlivě analyzovali data ze senzorů GPS na několika blízkých ostrovech, zjistili, že Země se po zemětřesení doslova pominula. Data odhalila, že v měsících následujících po zemětřesení se Země stále pohybovala a usazovala se v důsledku neklidu. I po letech se ostrov Tonga stále pomalu pohybuje dolů rychlostí asi 1 centimetr za rok.

„Můžete si to představit jako sklenici medu, která se pomalu vrací na úroveň poté, co do ní ponoříte lžíci – až na to, že to trvá roky místo minut,“ řekla Parková. Toto je první solidní pozorování deformace po hlubokých otřesech; tento jev byl pozorován již dříve u mělkých zemětřesení, ale odborníci se domnívali, že účinek by byl příliš malý na to, aby byl pozorovatelný u hlubokých zemětřesení. Sunyoung Parková a její kolegové použili toto pozorování k odvození viskozity pláště.

Zkoumáním toho, jak se Země v průběhu času deformovala, vědci našli důkaz o existující vrstvě o tloušťce asi 80 kilometrů, která je méně viskózní než zbytek pláště a nachází se na dně horní vrstvy pláště. Myslí si, že tato vrstva může být rozšířena po celé planetě.

Tato nízkoviskózní vrstva by mohla vysvětlit některá další pozorování seismologů, která naznačovala, že existují „stojaté“ desky horniny, které se příliš nepohybují a nacházejí se ve stejné hloubce na dně horního pláště. „Bylo těžké reprodukovat tyto prvky pomocí modelů, ale slabá vrstva nalezená v této studii to usnadňuje,“ řekla Parková.

Má to také důsledky pro to, jak Země v průběhu času přenáší teplo, cykluje a míchá materiály mezi kůrou, jádrem a pláštěm. „Jsme opravdu nadšení,“ řekla Sunyoung Parková. „S touto technikou je možné toho zjistit mnohem více.“

Dalšími spoluautory článku byli Jean-Philippe Avouac a Zhongwen Zhan z California Institute of Technology a Adriano Gualandi z italského Národního institutu geofyziky a vulkanologie.

Zdroj: https://scitechdaily.com/deep-earthquakes-reveal-shocking-secrets-of-the-inner-earth/

autor: František Martinek