Литосфера Земли состоит из трех основных слоев — земной коры, мантии и ядра. В составе мантии ученые выделяют две части — верхнюю и нижнюю мантии. Изучение ядра и слоев мантии «напрямую» невозможно на практике из-за большой глубины, на которой залегают их породы. Поэтому ученые исследуют свойства недр Земли, наблюдая за движением сейсмических волн через глубинные породы после землетрясений.
Группа геологов под руководством Пьеро Поли (Piero Poli) из Института геологических наук в Гренобле (Франция) приспособила крайне необычный источник сейсмических волн — мировой океан — для изучения свойств литосферы Земли.
Как объясняют ученые, мировой океан является источником довольно слабых, но относительно постоянных колебаний в недрах нашей планеты. Эти сейсмические волны порождаются двумя факторами. Значительная часть таких колебаний возникает благодаря изменениям в давлении воды на дно прибрежных участков океана, а остальные рождаются после столкновения гигантских волн в океане.
Поли и его коллеги попыталась использовать эти волны для изучения границы между верхней и нижней мантией, изучив данные, собранные 42 сейсмическими станциями из сети LAPNET на территории Финляндии с января по декабрь 2008 года.
Ученые сравнили информацию, собранную станциями, и удалили из базы данных все пики активности, которые были связаны с землетрясениями и другими одиночными событиями в недрах Земли. Это позволило им оценить то, как сейсмический «прибой» океанов путешествует через разные слои литосферы нашей планеты, в том числе и мантии.
По словам геологов, их методика оказалась довольно успешной — им удалось «увидеть» пограничный слой между верхней и нижней половинами мантии на глубине от 410 до 660 километров. В целом, сейсмические свойства этого слоя соответствуют тем, которые ему приписывали геологи на основании данных, полученных при изучении землетрясений.
Подробные данные о структуре пограничного слоя позволили Поли и его коллегам вычислить толщину верхней и нижней «корочки» пограничного слоя. Так, верхняя граница занимает 15 километров, а нижняя — четыре километра.
Как подчеркивают геологи, их методика носит универсальный характер и хорошо приспособлена для анализа данных, собранных сейсмическими станциями в предыдущие годы. Ученые считают, что изучение подобных баз данных поможет понять, как устроена мантия и ядро нашей планеты.
«Нам удалось показать, что мы можем изучать и использовать объемные сейсмические волны, распространяющиеся в глубине недр Земли. Такой подход имеет несколько преимуществ. Во-первых, он не зависит от частоты появления землетрясений, а во-вторых, мы можем легко получить больше данных, увеличив число сейсмических станций», — заключают авторы статьи.