Le onde sismiche del terremoto rilevano i cambiamenti nel nucleo esterno della Terra

Il percorso blu indica un’onda sismica che penetra nel nucleo e si muove attraverso una regione del nucleo esterno in cui la velocità sismica è aumentata quando il flusso a bassa densità si è spostato nella regione. Prestito: Yin Zhou

Nel maggio 1997, un forte terremoto ha scosso le isole Kermadec nel Pacifico meridionale. Vent’anni dopo, nel settembre 2018, nella stessa area si è verificato il secondo grande terremoto, con onde di energia sismiche provenienti dalla stessa regione.

“I terremoti sono a due decenni di distanza perché si sono verificati nella stessa regione e ci si aspetta che inviino onde sismiche attraverso la crosta terrestre alla stessa velocità”, ha affermato Ying Zhu, geologo del Dipartimento di Geologia del Virginia College of Technology. scienza.

Tuttavia, nei dati registrati in quattro stazioni di oltre 150 reti sismiche globali, che registrano le vibrazioni sismiche in tempo reale, Zhou ha riscontrato un’anomalia in un paio di eventi. rispetto ai loro omologhi nel 1997.

Secondo Zhou, i cui risultati sono stati recentemente pubblicati Comunicazioni Paese միջավայր AmbienteL’incoerenza di un secondo nel tempo di viaggio dell’onda SKS ci offre un’immagine senza precedenti di ciò che sta accadendo più in profondità all’interno della Terra, nel suo nucleo esterno.

Quello che c’è dentro conta

Il nucleo esterno è racchiuso nel mantello, lo spesso strato di roccia sotto terra, il “nucleo interno, lo strato interno più profondo del pianeta”. È composto principalmente da ferro liquido, che subisce convezione o flusso liquido quando la Terra si congela. Questa rotazione del metallo liquido genera correnti elettriche, che sono responsabili della formazione del campo magnetico terrestre, che protegge il pianeta, tutta la vita su di esso, dalle radiazioni nocive, dai venti solari.

Senza il suo campo magnetico, la Terra non potrebbe sostenere la vita. Ma la comprensione scientifica di questa dinamica si basa su simulazioni, afferma il Professor Zhu. “Sappiamo solo che teoricamente, se hai convezione nel nucleo esterno, puoi generare un campo magnetico”, ha detto.

Gli scienziati sono stati solo in grado di formulare ipotesi sull’origine dei graduali cambiamenti nella forza e nella direzione del campo magnetico che sono stati osservati, il che probabilmente comporta un cambiamento nei flussi nel nucleo esterno.

“Se guardi il polo geomagnetico settentrionale, si sta attualmente muovendo a una velocità di circa 50 chilometri. [31 miles] “Sta lasciando il Canada per la Siberia”, ha detto Zhou. Il campo magnetico non è lo stesso tutti i giorni. Sta cambiando. Mentre cambia, assumiamo anche che la convezione nel nucleo esterno cambi nel tempo, ma non ci sono prove dirette. Non l’abbiamo mai visto”.

Le onde sismiche del terremoto rilevano i cambiamenti nel nucleo esterno della Terra

Le linee blu sono raggi sismici nel nucleo esterno, dove le onde sismiche che penetrano nel nucleo si sono mosse più velocemente in quella regione nel 2018 rispetto al 1997. Prestito: Yin Zhou

Zhou ha deciso di trovare quella prova. I cambiamenti nel nucleo esterno non sono drammatici, ha detto, ma meritano di essere confermati e compresi appieno. Nel cambiamento delle onde sismiche և la loro velocità su una scala temporale di dieci anni, Zhou vide un mezzo di “campionamento diretto” del nucleo esterno. Questo perché i canali SKS che ha studiato lo attraversano.

“SKS” presenta tre fasi del canale. Dapprima attraversa il mantello come un’onda S o un’onda tagliente; quindi al nucleo esterno come un’onda di compressione; quindi esci attraverso il mantello come un’onda S. La velocità di queste onde dipende in parte dalla densità del nucleo esterno nel loro percorso. Se la densità in una parte del nucleo esterno è inferiore mentre l’onda vi penetra, l’onda si muoverà più velocemente, come hanno fatto le onde SKS anomale nel 2018.

“Qualcosa è cambiato lungo la strada, quindi ora può andare più veloce”, ha detto Zhou.

Per Zhou, la differenza di velocità delle onde indica le bande di bassa densità che si sono formate nel nucleo esterno 20 anni dopo il terremoto del 1997. La maggiore velocità dell’onda SKS durante il terremoto del 2018 può essere attribuita a elementi leggeri come idrogeno, carbonio և ossigeno durante la convezione nel nucleo esterno, che si verifica durante il raffreddamento del pianeta Terra.

“Il materiale che c’era 20 anni fa non si trova da nessuna parte”, ha detto Zhou. “Questo è un nuovo materiale, ‘più leggero.’ Questi elementi luminosi si sposteranno verso l’alto, cambieranno la densità nella regione in cui si trovano. ”

Per Zhou, questo suggerisce che il movimento si verifica effettivamente nel nucleo, che cambia nel tempo, come hanno teorizzato gli scienziati. “Possiamo vederlo ora”, ha detto. “Se riusciamo a vederlo dalle onde sismiche, in futuro potremo creare stazioni sismiche per controllare quel flusso”.

Qual è il prossimo?

Questi sono i prossimi sforzi di Zhu. Utilizzando un metodo di misurazione delle onde noto come interferometria, il suo team prevede di analizzare le registrazioni sismiche continue da due stazioni sismiche, una delle quali servirà come fonte per un terremoto “virtuale”, ha affermato.

“Possiamo usare i terremoti, ma il limite dei dati sui terremoti è che non possiamo davvero controllare la posizione dei terremoti”, ha detto Zhou. “Ma possiamo controllare la posizione delle stazioni sismiche. Possiamo posizionare le stazioni ovunque vogliamo il percorso del canale da una stazione all’altra attraverso il nucleo esterno. Se lo controlliamo nel tempo, possiamo. Guarda come cambiano le onde sismiche che penetrano nel nucleo tra le due stazioni. In questo modo possiamo vedere meglio il movimento del fluido nel nucleo esterno nel tempo. ”


I satelliti Swarm rilevano le onde magnetiche che coprono la parte più distante del nucleo esterno della Terra


Informazioni aggiuntive.
Yin Zhou, un cambiamento transitorio nella velocità di un’onda sismica indica il rapido movimento di un fluido nel nucleo esterno della Terra. Comunicazioni Paese միջավայր Ambiente (2022). DOI: 10.1038 / s43247-022-00432-7:

Fornito da Virginia Tech

Citazione:Le onde sismiche dei terremoti rivelano cambiamenti nel nucleo esterno della Terra (2022, 24 giugno), presi il 25 giugno 2022: https://phys.org/news/2022-06-seismic-earthquakes-reveal-earth-outer.html

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