Επιστήμονες εντόπισαν δύο τεράστιες περιοχές, μεγέθους ηπείρου, κρυμμένες βαθιά στον γήινο μανδύα, που μια πρόσφατη μελέτη του Πανεπιστημίου της Ουτρέχτης χαρακτηρίζει «νησιά». Αυτές οι δομές είναι θερμότερες από το περιβάλλον τους και χρονολογούνται τουλάχιστον 500 εκατομμύρια χρόνια πριν – ή και παλαιότερα.
Τα ευρήματα αυτά αμφισβητούν τις συμβατικές θεωρίες που θέλουν τον μανδύα της Γης να είναι ένα καλά αναμεμειγμένο σύστημα με ταχεία ροή. Αντίθετα, η έρευνα υποδηλώνει ότι υπάρχει πολύ λιγότερη ροή στο εσωτερικό του μανδύα από ό,τι πιστευόταν προηγουμένως.
Αυτά τα υπόγεια νησιά βρίσκονται θαμμένα σε βάθος 2.000 χιλιομέτρων κάτω από τα πόδια μας και φτάνουν σε ύψος περίπου τα 1.000 χιλιόμετρα, επισκιάζοντας κάθε βουνοκορφή που συναντάται στην επιφάνεια της Γης αλλά και σε κάθε άλλον πλανήτη του ηλιακού μας συστήματος.
Οι εν λόγω περιοχές, που βρίσκονται κάτω από την Αφρική και τον Ειρηνικό Ωκεανό, εντοπίστηκαν για πρώτη φορά στα τέλη του 20ού αιώνα μέσω σεισμικής ανάλυσης. Όταν σημειώνονται ισχυροί σεισμοί, προκαλούν τη δόνηση της Γης σαν καμπάνα, παράγοντας ταλαντώσεις τις οποίες οι σεισμολόγοι μπορούν να αναλύσουν για να αποκαλύψουν υπόγειες ανωμαλίες.
Μεγάλες περιοχές χαμηλής σεισμικής ταχύτητας (LLSVPs)
Οι μελέτες έδειξαν την παρουσία αυτού που οι επιστήμονες ονομάζουν τώρα Μεγάλες Επαρχίες Χαμηλής Σεισμικής Ταχύτητας (LLSVPs). «Κανείς δεν γνωρίζει τι ακριβώς είναι και αν αποτελούν ένα παροδικό φαινόμενο ή αν βρίσκονται εκεί για εκατομμύρια ή ίσως και δισεκατομμύρια χρόνια», εξήγησε η κύρια συγγραφέας της μελέτης Arwen Deuss, σεισμολόγος στο Πανεπιστήμιο της Ουτρέχτης.
Γύρω από αυτά τα «νησιά» βρίσκεται ένα νεκροταφείο από ψυχρές, βυθισμένες τεκτονικές πλάκες που έχουν κατέλθει στον μανδύα της Γης μέσω της διαδικασίας της υποβύθισης – της διαδικασίας κατά την οποία μια πλάκα βυθίζεται κάτω από μια άλλη. Σε αντίθεση με τις γύρω περιοχές, τα σεισμικά κύματα επιβραδύνονται σημαντικά στις περιοχές LLSVP λόγω των αυξημένων θερμοκρασιών τους.
Ο μανδύας της Γης παραμένει ένα μυστήριο
Για να εμβαθύνουν σε αυτές τις δομές, η Deuss και η συνάδελφός της Sujania Talavera-Soza ενσωμάτωσαν μια νέα προσέγγιση στη μελέτη των σεισμικών κυμάτων. Πέρα από την ανάλυση του πόσο επιβραδύνονται τα κύματα, μέτρησαν επίσης την «απόσβεση» (damping), δηλαδή το πόση ενέργεια χάνουν τα κύματα καθώς ταξιδεύουν μέσα από τη Γη.
«Αντίθετα με τις προσδοκίες μας, βρήκαμε μικρή απόσβεση στις LLSVPs, γεγονός που έκανε τους ήχους να ακούγονται πολύ δυνατά εκεί. Αντιθέτως, βρήκαμε μεγάλη απόσβεση στο “νεκροταφείο” των ψυχρών πλακών, όπου οι ήχοι ακούγονταν πολύ χαμηλά», δήλωσε η Talavera-Soza.
Τα ευρήματα αποκάλυψαν ότι οι LLSVPs, παρότι είναι θερμές, δεν προκαλούν σημαντική απόσβεση στα σεισμικά κύματα. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με τις προσδοκίες που βασίζονταν στη συμπεριφορά των κυμάτων στον θερμότερο ανώτερο μανδύα, όπου παρατηρείται τόσο επιβράδυνση όσο και απόσβεση.
Το μέγεθος των κόκκων παίζει ρόλο στις LLSVPs
Τα απροσδόκητα αποτελέσματα ώθησαν την ομάδα να ερευνήσει τις ιδιότητες των υλικών των LLSVPs. Σύμφωνα με ορυκτολογικές αναλύσεις που πρότεινε μια από τους συγγραφείς της μελέτης Laura Cobden, το μέγεθος των κόκκων παίζει καθοριστικό ρόλο.
Στο «νεκροταφείο» των ψυχρών πλακών, οι τεκτονικές πλάκες ανακρυσταλλώνονται σε μικρούς κόκκους καθώς βυθίζονται στον μανδύα, οδηγώντας σε σημαντική απώλεια ενέργειας καθώς τα σεισμικά κύματα διασχίζουν πολυάριθμα όρια κόκκων. Αντίθετα, οι LLSVPs φαίνεται να αποτελούνται από πολύ μεγαλύτερους κόκκους, οι οποίοι επιτρέπουν στα κύματα να διέρχονται με ελάχιστη απόσβεση.
Εφόσον αυτοί οι ορυκτοί κόκκοι δεν αναπτύσσονται γρήγορα, αυτό σημαίνει ότι οι LLSVPs είναι πολύ παλαιότερες από τα γύρω «νεκροταφεία» πλακών. Αυτή η διαπίστωση υποδηλώνει ότι οι LLSVPs δεν αποτελούν μέρος των διαδικασιών μεταφοράς θερμότητας (convection) του μανδύα και έχουν παραμείνει σε μεγάλο βαθμό αναλλοίωτες για τεράστιες χρονικές περιόδους – γεγονός που έρχεται σε έντονη αντίθεση με το συνεχώς ανακυκλούμενο υλικό που τις περιβάλλει.
Γιατί έχει σημασία;
Η ακαμψία και η ηλικία των LLSVP αμφισβητούν την αντίληψη του μανδύα ως ενός ομοιόμορφα αναμεμειγμένου συστήματος. «Εξάλλου, οι LLSVP πρέπει να είναι σε θέση να επιβιώσουν από τη μεταφορά θερμότητας του μανδύα με τον έναν ή τον άλλο τρόπο», δήλωσε η Talavera-Soza. Αυτό έχει βαθιές επιπτώσεις στην κατανόηση της εξέλιξης της Γης. Ο μανδύας καθοδηγεί επιφανειακά φαινόμενα, όπως ο ηφαιστειισμός και ο σχηματισμός οροσειρών.
Για παράδειγμα, οι μανδυακοί θερμοί πίδακες (mantle plumes) – στήλες θερμού υλικού που αναδύονται από τα βάθη της Γης – πιστεύεται ότι πηγάζουν από τις παρυφές των LLSVP. Αυτοί οι πίδακες προκαλούν τελικά ηφαιστειακή δραστηριότητα, όπως αυτή που παρατηρείται στη Χαβάη.
Μελέτη των κρυμμένων νησιών
Για την μελέτη αυτών των βαθιών περιοχών, οι σεισμολόγοι βασίζονται στις ταλαντώσεις που προκαλούνται από ισχυρούς σεισμούς, ιδιαίτερα εκείνους που συμβαίνουν σε μεγάλα βάθη, όπως ο σεισμός της Βολιβίας το 1994.
«Δεν πήρε ποτέ έκταση στις εφημερίδες επειδή συνέβη σε μεγάλο βάθος 650 χιλιομέτρων και, ευτυχώς, δεν προκάλεσε ζημιές ή θύματα στην επιφάνεια της Γης», δήλωσε η Deuss.Οι σεισμογράφοι καταγράφουν δεδομένα υψηλής ποιότητας από το 1975, επιτρέποντας στους ερευνητές να επανεξετάσουν παλαιότερους σεισμούς για να συλλέξουν πολύτιμες πληροφορίες.
Οι LLSVP και ο μανδύας της Γης
Αυτή η έρευνα προσφέρει μια ανατρεπτική ματιά στον μανδύα της Γης. Αντί για ένα ομοιόμορφο, καλά αναμεμειγμένο σύστημα, ο μανδύας περιέχει αρχαίες, σταθερές δομές που αψηφούν τα συμβατικά μοντέλα. Η κατανόηση αυτών των περιοχών είναι καθοριστική για την ερμηνεία των επιφανειακών φαινομένων και προσφέρει μια σαφέστερη εικόνα των περίπλοκων εσωτερικών μηχανισμών της Γης.
«Ο μανδύας της Γης είναι η μηχανή που κινεί όλα αυτά τα φαινόμενα. Πάρτε, για παράδειγμα, τους μανδυακούς θερμούς πίδακες, οι οποίοι είναι μεγάλες φυσαλίδες θερμού υλικού που αναδύονται από το βαθύ εσωτερικό της Γης, όπως σε μια λάμπα λάβας (lava lamp). Και πιστεύουμε ότι αυτοί οι μανδυακοί πίδακες πηγάζουν από τις παρυφές των LLSVP», δήλωσε η Deuss.
Η ανακάλυψη των μοναδικών ιδιοτήτων των LLSVP και ο ρόλος τους στη διαμόρφωση των διεργασιών της επιφάνειας της Γης αποτελεί ένα σημαντικό βήμα προόδου στη μελέτη του δυναμικού εσωτερικού του πλανήτη μας.
