Metingen van seismische golven hebben gigantische structuren onthuld die zich 2900 kilometer onder het aardoppervlak bevinden. Dit is de grens tussen de gesmolten kern van de aarde en de vaste mantel.
Na het analyseren van data van honderden grote aardbevingen hebben Doyeon Kim van de Universiteit van Maryland en zijn collega’s een nieuwe structuur gevonden onder de vulkanische Marquesaseilanden in de Stille Oceaan. De structuur, bekend als een ultra-low velocity (ULV) zone, is ongeveer 1000 kilometer in diameter en 25 kilometer dik, zegt Kim.
Deze structuren heten ULV-zones, omdat seismische golven er langzamer doorheen gaan. Waar de zones van gemaakt zijn, is nog steeds een raadsel. Mogelijk zijn ze chemisch gezien verschillend van de kern van de aarde – die uit een legering van ijzer en nikkel bestaat – en de mantel van gesteente met silicaat. De zones kunnen ook andere thermische eigenschappen hebben.
Astronomisch algoritme
De onderzoekers ontdekten de structuur tijdens het analyseren van 7000 opnamen van seismische activiteit van aardbevingen die plaatsvonden tussen 1990 en 2018 op de bodem van de Stille Oceaan. De aardbevingen hadden allemaal een kracht van 6,5 of groter op de Schaal van Richter, en waren allemaal dieper dan 200 kilometer onder het oppervlak van de aarde.
Het team keek naar de echo’s van een bepaald type seismische golf genaamd secundaire golven, terwijl deze zich door de grens van de kern en mantel verplaatsten. De secundaire golven van een enkel seismogram zijn echter moeilijk te onderscheiden van willekeurige ruis. Daarom gebruikten de onderzoekers een automatisch lerend algoritme. Dit algoritme was oorspronkelijk ontworpen om patronen te identificeren in grote astronomische datasets.
De gelijktijdige analyse van duizenden secundaire golven onthulde een enorme structuur onder de Marquesaseilanden. Het team zag ook dat een eerder ontdekte ULV-zone onder Hawaii veel groter is dan gedacht.
Hotspot
Het onderzoek van de mantel is belangrijk, zegt Kim, omdat het mogelijk een idee kan geven van hoe de structuren van de aarde zijn ontwikkeld en veranderd. ‘De mantel van de aarde is waar de convectie plaatsvindt’, zegt hij. ‘Het is het aandrijfmechanisme van hotspotvulkanen en platentektoniek.’
Het herkennen van ULV-zones kan ons helpen om beter te begrijpen of sommige vulkanen afkomstig zijn van diep onder het aardoppervlak. Daarnaast helpt het ons de samenstelling van de binnenmantel te begrijpen.
