Seismische Wellen werfen Licht auf schwache Erdmantel

Ein geheimnisvolle Rückgang in der Geschwindigkeit seismischer Wellen könnte wie sie durch die Erde zip Aufschluss über die warmen, fließenden Rock, die auf dem Planeten tektonischen Platten ruhen so schwach, weshalb Forscher sagen.

Diese seismischen Hinweise könnten auch Einblicke in die Geologie des Mars, Venus und anderen Planeten, Wissenschaftler hinzugefügt.

Die Erde starren, äußerste Schicht, der Lithosphäre, ist bis zu 150 Meilen (250 km) dick und setzt sich aus der Erde Crustand den obersten Teil des Mantels. Es bildet die kontinentalen und ozeanischen Platesthat Schicht auf der Oberfläche des Planeten über Äonen. Unter der Lithosphäre liegt der Asthenosphäre, der Teil des Mantels, setzt sich aus heißen, schwach, fließenden Rock, aber das ist trotzdem solide.

"Eine langjährige Frage in der Geophysik ist, warum die Lithosphäre stark ist und der Asthenosphäre schwach ist," sagte planetarischen Seismologen Nicholas Schmerr an der Carnegie Institution of Washington und NASA Goddard Space Flight Center. "Einige gestellt haben, dass kleine Mengen von teilweise geschmolzenes Gestein der Asthenosphäre Schwächen helfen; andere, die es schwach ist, weil die Felsen sind relativ heiß und daher leichter zu verformen, und andere, dass es eine andere Zusammensetzung hat, die dass seine Stärke im Vergleich zu den Felsen der Lithosphäre Änderungen."

Eine seltsame Schicht

Eine Möglichkeit, dieses Rätsel zu lösen ist durch die Untersuchung der Grenze zwischen der Lithosphäre und Asthenosphäre mit seismischen Wellen plätschern durch die Erde. Seismische Wellen verlangsamen deutlich um 5 bis 10 Prozent zwischen der Lithosphäre und Asthenosphäre. Diese tauchen in der Geschwindigkeit geworden als die Gutenberg-Diskontinuität, eine Schicht nicht mehr als ca. 12 Meilen (20 km) dick bekannt. Die Diskontinuität liegt in einer Tiefe von 20 Meilen bis 75 Meilen (35 km bis 120 km) und ist benannt nach Beno Gutenberg, wer zuerst die Funktion unter den Ozeanen fast hundert Jahren erkannt.

Letzten Analysen der Gutenberg-Diskontinuität unter den Ozeanen, wo es am nächsten an der Oberfläche ist, beschränkten sich auf Regionen unter Inseln und Seismometer auf den Boden des Ozeans. "Es gab ein unvollständiges Bild von dem Auftritt der Gutenberg-Diskontinuität", sagte Schmerr.

Um die Natur des Gutenberg-Diskontinuität zu entwirren, angewandte Schmerr eine neue Signalverarbeitung Technik, die ihm hochfrequente seismische Wellen für die Pazifische Platte, größte tektonischen Erdplatte analysieren geholfen. "Dies malte das erste Platewide Bild des Geschehens an der Grenze der Lithosphäre-Asthenosphäre," sagte er.

Diese seismischen Wellen verlangsamte sich zeitweise drastisch als sie waren etwa 25 bis 47 Meilen (40 bis 75 km) unter der Meeresoberfläche. Dieser Tiefe ist nicht nur mit der Lithosphäre-Asthenosphäre Grenze, sondern auch geschmolzenes Gestein, das in Vulkane feeds verbunden.

"Meine Forschung festgestellt, dass Gutenberg-Diskontinuität unter Regionen der jüngsten Oberfläche Vulkanismus nur angezeigt wird," sagte Schmerr OurAmazingPlanet.

Dieses Magma durch Mantel Federn erzeugt werden könnte — Riese Schichtenbildung von warmen Steinen in der Nähe von Erdkern entstehende. Eine andere Möglichkeit wäre die aufgewühlten, die innerhalb der Asthenosphäre, die heißen Stein gegen die Basis der Lithosphäre, vielleicht schmilzt sie produzieren würde.

Fragen bleiben

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass geschmolzenes Gestein hilft zu erklären, warum die Asthenosphäre schwach ist. Allerdings gibt es große Regionen des Pazifiks, wo die Gutenberg-Diskontinuität nicht gesehen wird, "was bedeutet geschmolzenes Gestein kann als der primäre Mechanismus für die schwachen Asthenosphäre ausgeschlossen werden", sagte Schmerr. "Dies bedeutet, dass die Mehrheit der Erde Asthenosphereis schwach, weil es heiß ist, oder weil die Felsen eine andere Zusammensetzung haben, oder beide."

Der nächste logische Schritt für diese Forschung "unter eine ganze Reihe von verschiedenen Arten von Platten schauen und sehen, ob es Unterschiede zwischen jeder Platte, oder eine ähnliche Geschichte überall auf der Erde vorhanden ist", sagte Schmerr.

Aber die Auswirkungen sind nicht auf unserem eigenen Planeten beschränkt.

"Ich bin besonders interessiert, was meine Ergebnisse für andere Planeten, wie es möglich ist der Mantel des Mars oder Venus vielleicht zu kalt sein oder fehlen die kompositorische Variation, die ermöglicht eine schwache Asthenosphäre zu bilden und Plattentektonik auf diesen Planeten zu ermöglichen, indem Sie ihnen eine völlig andere Evolutionsgeschichte als die Erde,", sagte Schmerr.

Schmerr Details seine Erkenntnisse in die Zukunft ist (23 März) Ausgabe der Zeitschrift Science.