Bølger i søer laver bølger i Jorden

Under en søs fredfyldte bølgende bølger lyder et rumlen, umærkelig for alle undtagen seismometre, der bølger ind i jorden, som bølgerne risler langs kysten.

I en undersøgelse offentliggjort i dag i Journal of Geophysical Research Solid Earth , forskere ved University of Utah rapporterer, at disse små seismiske signaler kan hjælpe videnskaben. Som en registrering af bølgebevægelser i en sø, de kan afsløre, hvornår en sø fryser til, og hvornår den tøer op. Og som en lille, konstant kilde til seismisk energi i den omgivende jord, sømikroseismer kan kaste lys over geologien omkring en sø.

"Det er lidt af et nyt fænomen, " siger Keith Koper, direktør for University of Utah Seismograph Stations og medforfatter til undersøgelsen. "Vi ved ikke rigtig, hvordan det er skabt."

Opdagelse af rystende søer

Seismologer har længe vidst, at vinddrevne havbølger genererer små seismiske bølger, kaldet mikroseismer. Disse mikroseismer genereres, når bølger trækker hen over havbunden eller interagerer med hinanden. De er en del af den seismiske baggrundsstøj i kystområder.

"Vi har for nylig fundet ud af, at bølgerne på søer faktisk også genererer disse mikroseismer, " siger Koper. Sømikroseismer var tidligere blevet registreret nær De Store Søer, Canadas Store Slavesø og Utahs egen Store Saltsø. I avisen, Koper og kolleger præsenterer yderligere observationer fra Yellowstone Lake og tre søer i Kina, udforske egenskaberne ved de respektive søers mikroseismer.

Koper siger, at rystelserne er meget små. "Du ville ikke være i stand til at mærke dem, det er sikkert, " siger han. Men ved at tage et gennemsnit af seismiske signaler over en lang periode - seks måneder, for eksempel - et konsekvent signal fremkommer.

Scanning af jorden

Signalet kan bruges til at producere, hvad Koper kalder en "CT-scanning af jorden, " eller seismisk tomografi. Seismiske bølger bevæger sig gennem forskellige geologiske materialer med forskellige hastigheder, så at observere, hvordan bølger ændrer sig, når de kommer fra en kilde, kan afsløre underjordisk geologi. Forskere kan skabe disse seismiske kilder med metoder som en hammer på en metalplade, en eksplosion, eller en specialudstyret lastbil med vibrerende plade. søer, Koper siger, give en naturlig, almindelig kilde. "Det ville kræve en del indsats og arbejde at generere dette niveau af energi."

Området, der kunne udforskes ved hjælp af sømikroseismer, er begrænset til regionen tæt på en sø, men Koper skriver, at sømikroseismer, der kommer fra Great Salt Lake, kan nå langt nok til at visualisere, hvordan seismiske bølger ville bevæge sig under Salt Lake City, som sidder på Wasatch Fault, i et stort jordskælv. Ligeledes, Lake Tahoe mikroseismer kan strække sig til Reno, Nevada, og Lake Michigan kunne give mikroseismer til at afbilde geologien under Chicago-området.

Sporing af is i søer

Mikroseismer kan udføre en anden funktion, siger Aini Mokhdhari, en senior hovedfag i geologi. Fordi rystelserne er forårsaget af vinddrevne bølger, mikroseismer ophører, når en sø fryser til om vinteren. De genoptages igen, når det tøer op om foråret. Dermed, i stedet for at stole på satellit- eller øjenvidneobservationer, frysning og optøning af søer kunne overvåges af et autonomt seismometer.

Mokhdhari så på mikroseismiske data fra Yellowstone Lake, en godt observeret sø, for hvilken fryse- og tødatoerne er kendt. "Vi sammenligner de data, vi fik fra seismografen for at se, om det er det samme, " siger hun. "Så langt er det." Seismologiske observationer er muligvis ikke nødvendige ved Yellowstone Lake, men kunne være nyttigt til at overvåge mere fjerntliggende søer for langsigtede ændringer i isdækkets varighed. Mokhdhari vil præsentere resultaterne af sit arbejde med sømikroseismer på Fall Meeting of the American Geophysical Union, afholdes 11-15 december i New Orleans.

Lyt til Yellowstone Lake

Næste sommer, Mokhdhari og Koper vil slutte sig til kolleger i en yderligere seismisk undersøgelse af Yellowstone Lake. De vil placere en række små seismometre kaldet geofoner rundt om søens omkreds, og placere også en række specielle vandtætte seismometre på søbunden. Derudover de vil bruge en bøje på søen til at måle vind- og bølgeforhold. Deres kolleger søger at forstå de hydrotermiske åbninger i Yellowstone Lake, men Mokhdhari og Koper er meget mere interesserede i at fange mikroseismer fra alle vinkler.

"Hvis vi kan optage på samme tid på land og under vandet, Koper siger, "vi kan få en bedre idé om, hvordan disse ting genereres."