Semua siswa tahu bahwa planet Bumi dibagi menjadi tiga (atau empat) lapisan besar: kerak, mantel dan inti. Secara umum, ini benar, meskipun generalisasi ini tidak memperhitungkan beberapa lapisan tambahan yang didefinisikan oleh para ilmuwan, salah satunya, misalnya, adalah lapisan transisi di dalam mantel.
Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan pada 15 Februari 2019, ahli geofisika Jessica Irving dan mahasiswa sarjana Wenbo Wu dari Universitas Princeton, bekerja sama dengan Sidao Ni dari Institut Geodetik dan Geofisika di Cina, menggunakan data dari gempa bumi besar-besaran 1994 di Bolivia untuk menemukan gunung dan elemen topografi lainnya di permukaan zona transisi jauh di dalam mantel. Lapisan ini, yang terletak di kedalaman 660 kilometer di bawah tanah, memisahkan bagian atas dan bawah mantel (tanpa nama resmi untuk lapisan ini, para peneliti hanya menyebutnya "perbatasan 660 km").
Untuk "melihat" begitu dalam di bawah tanah, para ilmuwan menggunakan gelombang paling kuat di planet ini, yang disebabkan oleh gempa kuat. "Anda membutuhkan gempa bumi yang kuat dan dalam untuk mengguncang planet ini," kata Jessica Irving, asisten profesor ilmu geofisika.
Gempa bumi besar jauh lebih kuat daripada yang biasa - energi yang meningkat 30 kali lipat dengan setiap tambahan langkah skala Richter. Irving mendapatkan data terbaiknya dari gempa bumi dengan magnitudo 7.0 ke atas, karena gelombang seismik yang dikirim oleh gempa kuat seperti itu menyimpang ke berbagai arah dan dapat melewati inti ke sisi lain planet ini dan kembali. Untuk studi ini, data utama diperoleh dari gelombang seismik yang dicatat dari gempa berkekuatan 8.3 - gempa terdalam kedua yang pernah dicatat oleh para ahli geologi - yang mengejutkan Bolivia pada tahun 1994.
“Gempa bumi sebesar ini tidak sering terjadi. Kami sangat beruntung bahwa sekarang ada lebih banyak seismometer yang dipasang di seluruh dunia daripada 20 tahun yang lalu. Seismologi juga telah berubah secara dramatis selama 20 tahun terakhir berkat perangkat baru dan kemampuan komputer.
Seismolog dan analis data menggunakan superkomputer, seperti superkomputer klaster Princeton Tiger, untuk mensimulasikan perilaku kompleks hamburan gelombang seismik jauh di bawah tanah.
Teknologi didasarkan pada sifat dasar gelombang: kemampuannya untuk berefleksi dan membias. Sama seperti gelombang cahaya, mereka dapat memantul (memantulkan) dari cermin atau menekuk (membiaskan) ketika mereka melewati prisma, gelombang seismik melewati batuan homogen, tetapi dipantulkan atau dibiaskan ketika mereka menemukan permukaan yang tidak rata di jalan.
"Kita tahu bahwa hampir semua benda memiliki permukaan yang tidak rata dan karena itu dapat menyebarkan cahaya," kata Wenbo Wu, penulis utama studi ini, yang baru-baru ini menerima gelar Ph.D dalam geonomi dan saat ini sedang menjalani studi postdoctoral di California Institute of Technology. "Berkat fakta ini, kita bisa" melihat "benda-benda ini - gelombang yang berserakan membawa informasi tentang kekasaran permukaan yang mereka temui dalam perjalanan. Dalam studi ini, kami mempelajari hamburan gelombang seismik yang merambat jauh di dalam Bumi untuk menentukan penyimpangan dari batas yang ditemukan sejauh 660 km. "
Para peneliti terkejut betapa tidak rata perbatasan ini - bahkan lebih dari lapisan permukaan tempat kita hidup. "Dengan kata lain, lapisan bawah tanah ini memiliki topografi yang lebih rumit daripada Pegunungan Rocky atau sistem gunung Appalachian," kata Wu. Model statistik mereka tidak dapat menentukan ketinggian yang tepat dari pegunungan bawah tanah ini, tetapi ada kemungkinan besar bahwa mereka jauh lebih tinggi daripada apa pun di permukaan bumi. Para ilmuwan juga memperhatikan bahwa perbatasan sepanjang 660 kilometer juga tidak merata. Dengan cara yang sama bahwa lapisan tanah memiliki permukaan laut yang halus di beberapa bagian dan gunung-gunung besar di bagian lain, perbatasan sepanjang 660 km juga memiliki zona yang tidak rata dan lapisan yang halus di permukaannya. Para peneliti juga mempelajari lapisan bawah tanah pada kedalaman 410 kilometer dan di atas lapisan tengah mantel, tetapi tidak dapat menemukan kekasaran permukaan yang serupa.
"Mereka menemukan bahwa batas 660 km sama rumitnya dengan lapisan permukaan bumi," kata seismolog Kristina Hauser, asisten profesor di Tokyo Institute of Technology yang tidak berpartisipasi dalam penelitian ini. “Menggunakan gelombang seismik yang diciptakan oleh gempa bumi yang kuat untuk menemukan perbedaan ketinggian 3 km di dataran yang terletak 660 kilometer di bawah tanah adalah hal yang tak terbayangkan. ... Penemuan mereka berarti bahwa di masa depan, menggunakan alat seismik yang lebih canggih, kita akan dapat mendeteksi sinyal yang sebelumnya tidak diketahui, sinyal tidak mencolok. yang akan mengungkapkan kepada kita sifat-sifat baru lapisan dalam planet kita. "
Seismolog Jessica Irving, asisten profesor geofisika, memegang dua meteorit dari koleksi Universitas Princeton yang mengandung zat besi dan diduga merupakan bagian dari planet Bumi.
Foto diambil oleh Denis Appelwight.Apa artinya ini?Keberadaan permukaan yang tidak rata pada batas 660 km penting untuk memahami bagaimana planet kita terbentuk dan berfungsi. Lapisan ini membagi mantel, yang membentuk sekitar 84 persen volume planet kita, menjadi bagian atas dan bawah. Selama bertahun-tahun, ahli geologi telah memperdebatkan seberapa penting batas ini. Secara khusus, mereka mempelajari bagaimana panas diangkut melalui mantel - dan apakah batu yang dipanaskan bergerak dari perbatasan Gutenberg (lapisan yang memisahkan mantel dari inti pada kedalaman 2900 kilometer) hingga ke puncak mantel atau apakah gerakan ini terputus pada batas 660 km. Beberapa data geokimia dan mineralogi menunjukkan bahwa lapisan atas dan bawah mantel memiliki komposisi kimia yang berbeda, yang mendukung gagasan bahwa kedua lapisan tidak bercampur secara termal atau fisik. Pengamatan lain menunjukkan bahwa lapisan atas dan bawah mantel tidak memiliki perbedaan kimia, yang menimbulkan perdebatan tentang apa yang disebut "mantel campuran", di mana kedua lapisan mantel terlibat dalam siklus perpindahan panas yang berdekatan.
"Studi kami memberikan perspektif baru tentang debat ini," kata Wenbo Wu. Bukti dari penelitian ini menunjukkan bahwa kedua belah pihak mungkin sebagian benar. Lapisan yang lebih halus dari batas 660 km dapat dibentuk karena pencampuran vertikal yang cermat, di mana lebih banyak zona pegunungan yang tidak rata dapat dibentuk di tempat di mana pencampuran lapisan atas dan bawah mantel tidak berjalan dengan baik.
Selain itu, kekasaran lapisan pada batas yang ditemukan ditemukan dalam skala besar, menengah dan kecil oleh para ilmuwan penelitian, yang secara teori dapat disebabkan oleh anomali termal atau heterogenitas kimia. Tetapi karena bagaimana panas dibawa dalam mantel, Wu menjelaskan, setiap anomali termal skala kecil akan dihaluskan selama beberapa juta tahun. Dengan demikian, hanya heterogenitas kimia yang dapat menjelaskan kekasaran lapisan ini.
Apa yang bisa menyebabkan heterogenitas kimia yang begitu signifikan? Sebagai contoh, penampilan batu di lapisan mantel yang menjadi milik kerak bumi dan pindah ke sana selama jutaan tahun. Para ilmuwan telah lama berdebat tentang nasib lempeng di dasar laut, yang didorong ke mantel di zona subduksi, yang bertabrakan di sekitar Samudra Pasifik dan di bagian lain dunia. Weibo Wu dan Jessica Irving menyarankan bahwa sisa-sisa lempeng ini sekarang mungkin berada di atas atau di bawah perbatasan 660 kilometer.
“Banyak orang percaya bahwa sangat sulit untuk mempelajari struktur internal planet ini dan perubahannya selama 4,5 miliar tahun terakhir, hanya menggunakan data dari gelombang seismik. Tapi ini jauh dari itu! "Kata Irving." Penelitian ini telah memberi kita informasi baru tentang nasib lempeng tektonik kuno yang turun ke mantel selama miliaran tahun. "
Pada akhirnya, Irving menambahkan: "Saya percaya bahwa seismologi paling menarik ketika membantu kita memahami struktur internal planet kita dalam ruang dan waktu."
Dari penulis terjemahan: Saya selalu ingin mencoba menerjemahkan artikel sains populer dari bahasa Inggris ke bahasa Rusia, tetapi saya tidak berharap betapa sulitnya itu. Sangat menghormati mereka yang secara teratur dan kualitatif menerjemahkan artikel tentang Habré. Untuk menerjemahkan teks secara profesional, Anda tidak hanya perlu tahu bahasa Inggris, tetapi juga memahami topik itu sendiri dengan mempelajari sumber pihak ketiga. Tambahkan sedikit "lelucon" agar terdengar lebih alami, tetapi juga jangan berlebihan, agar tidak merusak artikel. Terima kasih banyak sudah membaca :)