O tym, jak niesamowite było nowe odkrycie niech świadczy fakt, iż zdaniem sejsmologów trzęsienia ziemi na takich głębokościach w ogóle nie są możliwe. Dlaczego? Miałoby to wynikać z występowania tam ciśnień, które nadają skałom niecodzienne właściwości. W efekcie, zamiast pękać, podlegają one wyginaniu i deformacji. Okazało się jedna, że od tej reguły zdarzają się wyjątki. Szczegóły w tej sprawie zostały opisane na łamach Science Alert.
Najgłębsze wykryte trzęsienie ziemi miało miejsce 751 kilometrów pod powierzchnią
Pierwsze informacje na temat tego niezwykłego trzęsienia zostały opublikowane przed kilkoma miesiącami w Geophysical Research Letters. Z artykułu wynikało, iż rzeczone trzęsienie było jedynie niewielkim wstrząsem wtórnym, który nastąpił po trzęsieniu o magnitudzie 7,9, które nawiedziło japoński archipelag Ogasawara w 2015 roku. Do wykrycia wstrząsów doszło dzięki użyciu systemu zwanego Hi-net. Co ciekawe, były one na tyle słabe, że nie dało się ich wykryć na powierzchni bez zaangażowania odpowiednio czułych instrumentów.
Czytaj też: Specjalny balon może pomóc w wykrywaniu trzęsień ziemi na Wenus
Źródła większości wykrywanych trzęsień ziemi sięgają pierwszych 100 kilometrów w głąb. Im głębiej, tym skały są bardziej rozgrzane i poddane działaniu wyższego ciśnienia. Oba te czynniki stanowią dla nich swego rodzaju ochronę, która zabezpiecza je przed pękaniem. I choć przytoczone zależności mogą wyjaśniać, w jaki sposób dochodzi do trzęsień ziemi sięgających głębokości nawet 400 kilometrów, to jeszcze przed wykryciem wstrząsów w obrębie Ogasawary pojawiło się kilka niewiadomych.
Sejsmolodzy wiedzieli bowiem o trzęsieniu, do którego doszło w dolnym płaszczu, około 670 kilometrów pod powierzchnią. Ze względu na przypuszczalną nieobecność wody na takich głębokościach, naukowcy podejrzewają, że nie może ona tam być czynnikiem wyzwalającym. Ale dlaczego akurat bariera wynosząca 400 kilometrów miałaby być w tym przypadku kluczowa? Wszystko przez tzw. oliwiny, czyli minerały zaliczające się do krzemianów. Poniżej tej magicznej granicy oliwiny – poddane działaniu ciśnienia – zmieniają się w tzw. wadsleyite, czyli niebieskawy minerał.
Ten na głębokości około 500 kilometrów przeobraża się w tzw. ringwoodyt, by na głębokości wynoszącej mniej więcej 680 kilometrów zmienić się w bridgmanit oraz peryklaz. I choć ludzkość nie jest nawet bliska, bo wiercić na takich głębokościach, to naukowcy są w stanie symulować tamtejsze warunki w laboratoriach. W ten sposób doszli do wniosku, że przekształcanie się oliwinu w kolejne formy sprawia, iż staje się on mniej podatny na pękanie prowadzące do trzęsień ziemi.
Oliwiny, pod wpływem temperatury i ciśnienia, przyjmują różne formy
W toku badań prowadzonych jeszcze w latach 80. wyszło na jaw, że przechodzenie między kolejnymi formami oliwinu nie jest tak oczywiste, jak mogłoby się wydawać. W pewnych warunkach oliwin może ominąć “etap wadsleyitu” i od razu stać się ringwoodytem. W efekcie jego odporność na pękanie będzie niższa. Heidi Houston z Uniwersytetu Południowej Kalifornii jest zdania, że w przypadku Ogasawary kolejne sejsmologiczne “bariery” mogą znajdować się na zupełnie innych głębokościach niż byśmy tego oczekiwali.
Czytaj też: Jądro wewnętrze Ziemi wcale nie jest stałe. Przez dekady żyliśmy w błędzie
Obszar znajdujący się w obrębie Japonii jest bowiem strefą subdukcji, w której płyta skorupy oceanicznej zanurza się pod płytą skorupy kontynentalnej. W efekcie określenie granicy pomiędzy dolnym i górnym płaszczem staje się trudniejsze. Skorupa kontynentalna może być tam znacznie chłodniejsza niż otaczające ją skały, dlatego minerały w tym obszarze mogą nie być wystarczająco rozgrzane, aby przemienić się w formy oliwinu bardziej odporne na pękanie. Ujmując to w jednym zdaniu: najgłębsze wykryte trzęsienie miało miejsce, ponieważ było tam chłodniej niż zakładali badacze.
