«جهان‌های فرورفته» در اعماق گوشته زمین_اسپایدر

محققان در پژوهش جدیدی، توده‌های ناشناخته بسیاری در اعماق گوشته زمین کشف کرده‌اند. این ناهنجاری‌ها به‌نحوه شگفت‌انگیزی همانند تکه‌هایی از پوسته قدیمی زمین می باشند اما در مکان‌هایی ظاهر شده‌اند که به نظر غیرممکن می‌رسد. 

به نقل از اسپیس، محققان با پشتیبانی روش جدیدی که برای نقشه‌برداری و اندازه‌گیری ساختارها در اعماق زمین به‌ کار برده‌اند، توده‌هایی ناشناخته همانند پوسته‌ قدیمی زمین را در اعماق گوشته سیاره مشاهده کرده‌اند.

به حرف های محققان، قسمت‌های عمده‌ای از پوسته باستانی زمین که با گفتن «جهان‌های فرورفته» شناخته خواهد شد، در اعماق گوشته کشف شده‌اند اما این توده‌های مرموز در مکان‌هایی ظاهر شده‌اند که انتظار نمی‌رود. همین قضیه پژوهشگران را سردرگم کرده است.

کشف توده‌هایی ناشناخته در گوشته زمین

طی دهه‌ها، دانشمندان با منفعت گیری از لرزه‌نگارها عکس دقیقی از ساختار درونی زمین تشکیل کرده‌اند. این تصاویر سه‌بعدی با اندازه‌گیری انعکاس امواج لرزه‌ای ناشی از زمین‌لرزه‌ها در اعماق زمین به دست آمده‌اند. این روش به دانشمندان پشتیبانی کرده قسمت‌های باستانی پوسته زمین، صفحات فرورونده، را شناسایی کنند. این صفحات از طریق مناطق فرورانش، جایی که صفحات تکتونیکی با یکدیگر برخورد می‌کنند، به گوشته زمین کشیده شده‌اند.

برای مثال، اکتبر ۲۰۲۴، پژوهشگران از کشف بخشی از کف اقیانوس خبر دادند که به عمق گوشته در زیر جزیره ایستر فرورفته می بود. این چنین در پژوهشی که ۴ نوامبر ۲۰۲۴ در مجله Scientific Reports انتشار شد، محققان اظهار کردند با منفعت گیری از نوع جدیدی از تصویربرداری لرزه‌نگاری، تعداد بسیاری صفحات فرورونده احتمالی را در سراسر گوشته زمین کشف کرده‌اند اما تا بحال اطلاعات مقداری درمورد اندازه، شکل و موقعیت دقیق این توده‌ها انتشار شده است.

به حرف های محققان این پژوهش تازه، برخلاف صفحات فرورونده‌ای که پیشتر در مناطقی شناسایی شده می بود که صفحات تکتونیکی با هم برخورد دارند، برخی ناهنجاری‌های تازه در مناطقی یافت شده که تا بحال هیچ فعالیت تکتونیکی شناخته‌شده‌ای آنجا رخ نداده است؛ همانند زیر اقیانوس آرام غربی. به همین علت، اشکار نیست این توده‌ها چطور به آنجا رسیده‌اند.

«توماس شوتن»، دانشجوی دکترای مؤسسه زمین‌شناسی ETH زوریخ در سوئیس و یکی از محققان این پژوهش، در بیانیه‌ای حرف های است:

«این معمای ماست! با منفعت گیری از مدل تازه، به‌وضوح می‌توانیم این چنین ناهنجاری‌هایی را در سراسر گوشته زمین مشاهده کنیم اما دقیقاً نمی‌دانیم آنها چه می باشند.»

به حرف های دانشمندان، توضیحات احتمالی فرد دیگر نیز برای این توده‌های تازه نقشه‌برداری‌شده وجود دارد؛ برای مثال، امکان پذیر این توده‌ها از موادی همانند پوسته راه اندازی شده باشند که از زمان شکل‌گیری گوشته در ۴ میلیارد سال پیش باقی مانده‌اند یا امکان پذیر از موادی با چگالی شبیه راه اندازی شده باشند که طی چندصد میلیون سال قبل درون گوشته رشد کرده‌اند.

به حرف های نمایندگان ETH، اینها فقط نظریه‌های جانشین می باشند و اکنون، ماهیت این توده‌ها هم چنان «معمایی بزرگ» باقی مانده است.

جهان‌های فرورفته در اعماق گوشته زمین

تا امروز، هر آنچه درمورد ساختار درونی زمین می‌دانیم از کنار هم قراردادن لرزه‌نگاری‌های مختلفی که از زمین‌لرزه‌های پراکنده در سراسر جهان تشکیل شده‌اند، به دست آمده است اما در پژوهش تازه، محققان از روشی به نام «وارونه‌سازی شکل موج کامل» (Full-Waveform Inversion) منفعت گیری کردند. این روش از مدل‌های کامپیوتری برای ترکیب این لرزه‌نگاری‌ها و تشکیل تصویری آشکار و یکپارچه منفعت می‌برد.

این روش محاسباتی زیاد پیچیده است و برای اجرای آن، پژوهشگران ناچار شدند مدل را روی ابررایانه Piz Daint در مرکز ملی ابررایانه سوئیس در لوگانو اجرا کنند. این رایانه که پیشتر قدرتمندترین رایانه اروپا می بود، ماموریت پردازش این داده‌ها را برعهده داشت. 

«آندریاس فیشتنر»، یکی از نویسندگان مطالعه و لرزه‌شناس ETH که مدل وارونه‌سازی شکل موج کامل مورداستفاده در این پژوهش را گسترش داده، این روش را با پیشرفت‌های تصویربرداری پزشکی قیاس کرده است:

«فکر کنید پزشکی دهه‌ها سیستم گردش خون را مطالعه کرده باشد. سپس ابزاری تازه و بهتری برای معاینه در اختیارش قرار دهید و یک دفعه شریانی را در ناحیه‌ای از بدن، برای مثالً باسن، ببیند که به نظر نمی‌رسد به آنجا تعلق داشته باشد. حس ما درمورد یافته‌های تازه دقیقاً این‌گونه است.»

پژوهشگران اعتقاد دارند توده‌های تازه‌کشف‌شده امکان پذیر صفحات فرورانش‌شده باشند؛ چون امواج لرزه‌ای با شدت یکسانی از هر ۲ عبور می‌کنند اما این نوشته ضمانت نمی‌کند که آنها دقیقاً یکسان باشند و تحقیقات بیشتری برای برسی شباهت واقعی آنها ملزوم است. به حرف های شوتن:

«ما باید پارامترهای گوناگون مواد را محاسبه کنیم که می‌توانند شدت‌های مشاهده‌شده انواع گوناگون امواج را تشکیل کنند؛ به گفتن دقیق‌تر، باید عمیق‌تر به خواص مواد مرتبط با شدت امواج بپردازیم.»