کشف شش ساختار عجیب و ناشناخته در اعماق زمین
ما دیجیتال: هرچند دسترسی مستقیم به اعماق زمین ممکن نیست، اما دانشمندان می توانند با بررسی امواج لرزه ای حاصل از زمین لرزه های شدید، به چارچوب های پنهان در اعماق سیاره پی ببرند.
به گزارش ما دیجیتال به نقل از خبر آنلاین، به نقل از یورونیوز، دانشمندان چینی بتازگی ساختارهایی کشف کردند که در مرز بین «گوشته» نیمه جامد و «هسته» بیرونی مایع آن، در عمق ۲۹۰۰ کیلومتری زیر پای ما قرار دارند.
این چارچوب های عمیق، تقریباً نامرئی اند و تنها از آنجا میتوان به وجودشان پی برد که مسیر حرکت امواج لرزه ای را هنگام عبور، بطور نامحسوس تغییر می دهند. این دانشمندان در مقاله خود احتمال می دهند که این ساختارها زمانی شکل گرفته باشند که مواد موجود در لایه های سطحی زمین به اعماق سیاره رانده شده اند.
این ساختارها امکان دارد بخشهایی از پوسته قاره ای یا حتی بقایای «تِیا / Theia» را در خود جای داده باشند؛ تِیا یک سیاره فرضی به اندازه مریخ است که تصور می شود ۴.۵ میلیارد سال پیش در پی برخورد با زمین، سبب ایجاد ماه شده باشد. پوسته قاره ای نیز لایه ای از سنگ های آذرین، رسوبی و دگرگونی است که قاره ها و نواحی کم عمق دریا را نزدیک ساحل خود می سازند.
در اثر فشارهای عظیم و دماهای فوق العاده بالا در مرز گوشته، این قطعات گرفتار دگرگونی می شوند، قسمتی از آنها ذوب می شود یا ساختار کانی شناختی آنها تغییر می کند. این قطعات در معرض فشارهای خیلی شدید و دماهای باورنکردنی در مرز گوشته قرار می گیرند و بنابراین امکان دارد دگرگون شوند، قسمتی از آنها ذوب شود یا کانی های تشکیل دهنده شان تغییر کنند.
محققان اعتقاد دارند که بنابراین این فرآیند، شش «توده ترموشیمیایی» از مواد شکل گرفته اند که تفاوت شایان توجهی با گوشته پیرامون خود دارند. بااینکه زمین از نظر ما در سطح، سیاره ای نسبتا پایدار به نظر می آید، اما در اعماق آن و خصوصاً در مرز میان لایه های مختلف، فرایندهایی خشن و پویا در جریان است.
یکی از شگفت انگیزترین این مرزها، محل تماس گوشته با هسته بیرونی زمین است که سنگ های جامد و با این حال گران رو (دارای ویسکوزیته) در مجاورت نیکل و آهنِ مایع قرار دارند. در دو سوی این مرز، اختلاف دمایی عظیمی وجود دارد؛ به صورتی که دمای یک لایه حدود هزار درجه سانتی گراد بیش از لایه دیگر است.
گرمای شدیدی که از هسته بیرونی زمین خارج می شود، جریان های همرفتی معروف به «زبانه های گوشته ای» را به وجود می آورد که نقش برجسته ی در تعیین محل فعالیتهای آتشفشانی در سطح زمین دارند. همین طور به سبب تفاوت های خیلی زیاد در چگالی، امواج لرزه ای نیز در این مرز بطور شایان توجهی کند می شوند و همین مساله به زمین شناسان اجازه می دهد آن چه را در این ناحیه رخ می دهد مشاهده کنند.
محققان جهت بررسی دقیق تر این بخش عجیب از درون زمین، به سراغ نوع خاصی از امواج لرزه ای رفتند که «پیش نشانگرهای PKP» نام دارند. این امواج نسبتا ضعیف اند و کمی قبل از امواج لرزه ای قوی تری که در پی زمین لرزه ها ایجاد می شوند، به مقصد می رسند.
پیش نشانگرهای PKP برای دانشمندان اهمیت زیادی دارند، برای اینکه هنگام عبور از مرز گوشته، به سبب تفاوت های جزئی یا «ناهمگنی ها» در چارچوب های پنهان این ناحیه، پراکنده می شوند و همین تغییرات سرنخ هایی درباره ی ساختار اعماق زمین در اختیار محققان می گذارد.
این امواج پراکنده بعد از عبور از هسته بیرونی مایع، بدون ورود به هسته درونی جامد، بازتاب می شوند و قبل از رسیدن موج اصلی به آشکارسازهای لرزه ای می رسند. مشکل این است که پیش نشانگرهای PKP آن قدر ضعیف اند که پیدا کردن آنها در داده های لرزه ای خیلی دشوار است و محققان باید هر سال آنها را بصورت دستی از میان هزاران سیگنال ثبت شده شناسایی کنند.
وقتی هوش مصنوعی به کمک محققان می آید محققان در مقاله خود می نویسند: «شناسایی دستی پیش نشانگرها هم ناکارآمد و هم وابسته به قضاوت فردی است و جهت بررسی حجم عظیم داده های لرزه ای در سراسر دنیا کفایت نمی کند.»
محققان برای عبور از این مشکل، یک مدل هوش مصنوعی آموزش دادند تا بتواند پیش نشانگرهای PKP را در بین داده های لرزه ای پیدا و شناسایی کند.
بعد از آموزش مدل با امواجی که محققان قبل تر بصورت دستی شناسایی کرده بودند، تیم تحقیقاتی هوش مصنوعی را روی بالاتر از دو میلیون داده ثبت شده از پنج هزار زمین لرزه مختلف آزمایش کرد.
مدل هوش مصنوعی آنها در نهایت توانست ۱۷۴ هزار و ۹۲۹ سیگنال با کیفیت از پیش نشانگرهای PKP را شناسایی کند؛ رقمی که بالاتر از ۱۰ برابر مجموع تمام مطالعات پیشین است.
این یافته به دانشمندان امکان داده است برای اولین بار تصویری کم سابقه از مرز گوشته به دست آورند و مناطق گسترده ای از چارچوب های ناشناخته در اعماق زمین را آشکار کنند.
کشف شش منطقه ناشناخته محققان در مقاله خود نوشته اند که «همچنین شش منطقه را کشف کردیم که احتمالاً میزبان ناهمگنی های قابل توجهی هستند که قبل از این هیچ گاه مستند نشده بودند؛ این مناطق اهداف اولویت دار و مشخصی برای اکتشافات آینده درون اعماق زمین فراهم می کنند.»
پژوهش های قبلی فقط در چند نقطه از جهان ساختارهایی پراکنده و ظاهرا بی ارتباط با یکدیگر را شناسایی کرده بودند. اما نقشه جدید نشان داده است این قطعات پراکنده در حقیقت بخشهایی از ساختارهایی خیلی بزرگ تر و به هم پیوسته بوده اند که به صورت نوارهایی گسترده در اعماق زمین امتداد دارند.
محققان هنوز نمی دانند این ساختارها دقیقا از چه چیزی تولید شده اند یا چه طور بوجود آمده اند؛ اما آن چه تا حالا مشخص شده این است که ترکیب یا خاصیت های آنها با گوشته اطراف متفاوت می باشد. در عین حال، استفاده از مدلهای هوش مصنوعی برای تحلیل عمیق تر داده هایی که طی چند دهه گذشته جمع آوری شده اند، می تواند به زودی به دانشمندان کمک نماید تصویر دقیق تری از ماهیت و ایجاد این چارچوب های ناشناخته به دست آورند.
محققان می افزایند: «هرچه این مجموعه از داده ها گسترده تر شود، پوشش مکانی و زمانیِ دقیق تر آن به ما امکان خواهد داد مدلهای جزئی تر و دقیق تری از پایین ترین بخش گوشته تهیه نماییم و اطلاعات بیشتری برای درک بهتر وضعیت و پویایی اعماق زمین در اختیار داشته باشیم.»
منبع: madigital.ir
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب