محققان در پژوهش جدیدی، توده‌های ناشناخته متعددی در اعماق گوشته زمین کشف کرده‌اند. این ناهنجاری‌ها به‌طرز شگفت‌انگیزی شبیه تکه‌هایی از پوسته قدیمی زمین هستند اما در مکان‌هایی ظاهر شده‌اند که به نظر غیرممکن می‌رسد.
به گزارش اسپیس، محققان با کمک روش جدیدی که برای نقشه‌برداری و اندازه‌گیری ساختارها در اعماق زمین به کار برده‌اند، توده‌هایی ناشناخته شبیه پوسته قدیمی زمین را در اعماق گوشته سیاره مشاهده کرده‌اند.
به گفته محققان، بخش‌های عمده‌ای از پوسته باستانی زمین که با عنوان «جهان‌های فرورفته» شناخته می‌شوند، در اعماق گوشته کشف شده‌اند اما این توده‌های مرموز در مکان‌هایی ظاهر شده‌اند که انتظار نمی‌رود. همین مسئله پژوهشگران را سردرگم کرده است.
کشف توده‌هایی ناشناخته در گوشته زمین
کشف «جهان‌های فرورفته» در گوشته زمین، زیر اقیانوس آرام
طی دهه‌ها، دانشمندان با استفاده از لرزه‌نگارها تصویر دقیقی از ساختار درونی زمین تولید کرده‌اند. این تصاویر سه‌بعدی با اندازه‌گیری انعکاس امواج لرزه‌ای ناشی از زمین‌لرزه‌ها در اعماق زمین به دست آمده‌اند. این روش به دانشمندان کمک کرده بخش‌های 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 بود. همچنین در پژوهشی که ۴ نوامبر ۲۰۲۴ در مجله Scientific Reports منتشر شد، محققان اعلام کردند با استفاده از نوع جدیدی از تصویربرداری لرزه‌نگاری، تعداد زیادی صفحات فرورونده احتمالی را در سراسر گوشته زمین کشف کرده‌اند اما تاکنون اطلاعات کمی درباره اندازه، شکل و موقعیت دقیق این توده‌ها منتشر شده است.
به گفته محققان این پژوهش جدید، برخلاف صفحات فرورونده‌ای که پیشتر در مناطقی شناسایی شده بود که صفحات تکتونیکی با هم برخورد دارند، برخی ناهنجاری‌های جدید در مناطقی یافت شده که تاکنون هیچ فعالیت تکتونیکی شناخته‌شده‌ای آنجا رخ نداده است؛ مانند زیر اقیانوس آرام غربی. به همین دلیل، مشخص نیست این توده‌ها چگونه به آنجا رسیده‌اند.
«توماس شوتن»، دانشجوی دکترای مؤسسه زمین‌شناسی ETH زوریخ در سوئیس و یکی از محققان این پژوهش، در بیانیه‌ای گفته است:
«این معمای ماست! با استفاده از مدل جدید، به‌وضوح می‌توانیم چنین ناهنجاری‌هایی را در سراسر گوشته زمین مشاهده کنیم اما دقیقاً نمی‌دانیم آنها چه هستند.»
به گفته دانشمندان، توضیحات احتمالی دیگری نیز برای این توده‌های تازه نقشه‌برداری‌شده وجود دارد؛ برای مثال، ممکن است این توده‌ها از موادی شبیه پوسته تشکیل شده باشند که از زمان شکل‌گیری گوشته در ۴ میلیارد سال پیش باقی مانده‌اند یا ممکن است از موادی با چگالی مشابه تشکیل شده باشند که طی چندصد میلیون سال گذشته درون گوشته رشد کرده‌اند.
به گفته نمایندگان ETH، اینها فقط نظریه‌های جایگزین هستند و درحال‌حاضر، ماهیت این توده‌ها همچنان «معمایی بزرگ» باقی مانده است.
جهان‌های فرورفته در اعماق گوشته زمین
توده‌های تازه‌کشف‌شده در مکان‌هایی بسیار دور از هرگونه گسل فعلی یا گذشته بین صفحات تکتونیکی قرار دارند (در تصویر با رنگ قرمز نشان داده شده است).
تا امروز، هر آنچه درباره ساختار درونی زمین می‌دانیم از کنار هم قراردادن لرزه‌نگاری‌های مختلفی که از زمین‌لرزه‌های پراکنده در سراسر جهان ایجاد شده‌اند، به دست آمده است اما در پژوهش جدید، محققان از روشی به نام «وارونه‌سازی شکل موج کامل» (Full-Waveform Inversion) استفاده کردند. این روش از مدل‌های کامپیوتری برای ترکیب این لرزه‌نگاری‌ها و ایجاد تصویری واضح و یکپارچه بهره می‌برد.
این روش محاسباتی بسیار پیچیده است و برای اجرای آن، پژوهشگران مجبور شدند مدل را روی ابررایانه Piz Daint در مرکز ملی ابررایانه سوئیس در لوگانو اجرا کنند. این رایانه که پیشتر قدرتمندترین رایانه اروپا بود، وظیفه 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 توسعه داده، این روش را با پیشرفت‌های تصویربرداری پزشکی مقایسه کرده است:
«تصور کنید پزشکی دهه‌ها سیستم گردش خون را مطالعه کرده باشد. سپس ابزاری جدید و بهتری برای معاینه در اختیارش قرار دهید و ناگهان شریانی را در ناحیه‌ای از بدن، مثلاً باسن، ببیند که به نظر نمی‌رسد به آنجا تعلق داشته باشد. احساس ما درمورد یافته‌های جدید دقیقاً این‌گونه است.»
پژوهشگران معتقدند توده‌های تازه‌کشف‌شده ممکن است صفحات فرورانش‌شده باشند؛ زیرا امواج لرزه‌ای با سرعت یکسانی از هر 2 عبور می‌کنند اما این موضوع تضمین نمی‌کند که آنها دقیقاً یکسان باشند و تحقیقات بیشتری برای ارزیابی شباهت واقعی آنها لازم است. به گفته شوتن:
«ما باید پارامترهای مختلف مواد را محاسبه کنیم که می‌توانند سرعت‌های مشاهده‌شده انواع مختلف امواج را ایجاد کنند؛ به بیان دقیق‌تر، باید عمیق‌تر به خواص مواد مرتبط با سرعت امواج بپردازیم.»
