Po zaslugi ilustracij v šolskih učbenikih si zemeljski plašč najpogosteje predstavljamo kot urejen sistem koncentričnih plasti. V resnici je to 2900 kilometrov debelo območje kamnin med skorjo in jedrom, ki predstavlja kar 84 odstotkov celotne prostornine našega planeta, polno presenečenj. Znanstveniki so s pomočjo napredne seizmične tehnike začeli izrisovati najnatančnejšo sliko tega doslej skritega sveta. Njihova odkritja dopolnjujejo in na nekaterih mestih preizprašujejo ustaljene geološke modele.
Nova metoda, nova spoznanja
Ekipa, ki jo je vodil Thomas Schouten z Geološkega inštituta ETH Zürich v sodelovanju s Kalifornijskim tehnološkim inštitutom (Caltech), je uporabila metodo inverzije celotne valovne oblike (full-waveform inversion). Ta ponuja bistveno natančnejši tridimenzionalni model Zemljine notranjosti in omogoča boljšo analizo kompleksnega dogajanja.
Ko udari potres, pošlje valove v vse smeri. Ti se med potovanjem skozi planet odbijajo, upogibajo in pospešujejo ali upočasnjujejo – odvisno od gostote in sestave kamnin, skozi katere prehajajo. Z analizo vseh teh signalov je Schoutenova ekipa v spodnjem plašču odkrila žepe nenavadno gostega materiala, ki se po obnašanju ujemajo s fragmenti starih tektonskih plošč.
Plošče tam, kjer jih ne bi smelo biti
To samo po sebi ne bi bilo presenetljivo – znano je, da se kosi potopljenih plošč kopičijo v globinah tam, kjer je ena tektonska plošča zdrsela pod drugo. Toda nove slike so razkrile podobne strukture pod zahodnim Pacifikom in notranjostjo nekaterih celin, kjer ni nobene znane zgodovine subdukcije. »Očitno so takšna območja v Zemljinem plašču veliko bolj razširjena, kot smo mislili prej,« je dejal Schouten.
To pomeni, da bodisi naši zemljevidi zgodovinskih tektonskih premikov niso popolni bodisi gre za povsem drugačen tip materiala. Nekateri raziskovalci predlagajo, da bi lahko šlo za starodavne, s siliko bogate žepe iz zgodnjega razvoja planeta. Drugi dopuščajo možnost, da so to z železom bogate akumulacije, ki so se skozi milijarde let premaknile iz prvotnih položajev.
Zakaj je to pomembno?
Plašč ni le pasivna vmesna plast. Konvekcijski tokovi v njem so odgovorni za premikanje tektonskih plošč, s tem pa posredno določajo, kje nastajajo vulkani, kje prihaja do potresov in kako počasi se celine premikajo po površini Zemlje. Skrita območja z drugačno gostoto ali sestavo bi lahko spremenila naše razumevanje teh tokov in pojasnila nastanek nekaterih vulkanskih vročih točk, katerih izvor je bil doslej nepojasnjen.
Poleg tega odkritja odpirajo vprašanja o življenjskem krogu tektonskih plošč. Se fragmenti res reciklirajo tako, kot smo mislili, ali pa del materiala ostane zakopan v globinah mnogo dlje, kot predvideva obstoječa teorija?
Odprta vprašanja in nadaljnje delo
Metoda inverzije celotne valovne oblike za zdaj zazna razlike v hitrosti valov, ne more pa neposredno razločiti med kemičnimi in toplotnimi vzroki za te razlike. Schoutenova ekipa in drugi raziskovalci načrtujejo kombiniranje seizmičnih podatkov z elektromagnetnimi meritvami in rezultati eksperimentov fizike mineralov. To bi omogočilo natančnejšo identifikacijo materiala v odkritih žepih. Z rastjo zmogljivosti superračunalnikov bo obdelava večjih naborov podatkov postajala vse hitrejša, modeli pa vse bolj podrobni.
