Den manglende masse - hvad forårsager en geoide lavt i Det Indiske Ocean?

Jordens indre er stadig et mysterium for os. Mens vi har sendt missioner for at undersøge de ydre områder af vores solsystem, de dybeste boringer på Jorden går ned til kun få kilometer. Den eneste måde at lære, hvad der foregår dybt inde i vores planet, i kernen og kappen, er ved indirekte metoder.

Mange af os har måske set de smukke billeder af vores runde, blå planet taget fra rummet, men vidste du, at vores planet faktisk ligner en ujævn kartoffel? Det har sin egen andel af deformationer, uensartet tyngdekraft på grund af den ulige fordeling af masse og lejlighedsvis, bjerge og dale skabt af tektoniske pladers bevægelser. I betragtning af, at omkring tre fjerdedele af vores planets overflade består af oceaner, disse deformiteter påvirker også oceanernes form. Hvis vi fjernede tidevandet og strømmene fra verdenshavene på planeten, de ville sætte sig på en jævnt bølgende form kaldet en geoid, stiger overalt, hvor der er høj tyngdekraft, og synker, hvor tyngdekraften er lav, skabe hvad der er kendt som "geoidanomalier". Disse op- og nedture genereres af ujævn massefordeling inden for den dybe jord.

Et sådant punkt med lav tyngdekraft findes lige syd for den indiske halvø, kaldet Det Indiske Ocean Geoid Low (IOGL). Geoidlavet spænder vidt syd for det indiske subkontinent, og er domineret af et markant lavpunkt på minus 106 meter, eller omkring 348 fod, syd for Sri Lanka.

"Eksistensen af ​​geoide lav i Det Indiske Ocean er et af de mest fremragende problemer inden for jordvidenskab, "sagde Attreyee Ghosh, en adjunkt ved Center for Earth Sciences, Indian Institute of Science, i Bangalore, Indien. "Det er den laveste geoide/tyngdekraftsanomali på Jorden, og indtil videre har der ikke eksisteret nogen konsensus om dens kilde. Det er bemærkelsesværdigt, da det betyder, at der er et eller andet masseunderskud i den dybe kappe, der forårsager den lave."

"Et lavt gravitationspotentiale ville betyde, at selve havoverfladen ville gå ned, sagde hun. Så for en 100 meter (328 fod) geoid lav ville havoverfladen falde ned med 100 meter ved den region. "

I en nylig undersøgelse accepteret til offentliggørelse i Geofysiske forskningsbreve , et tidsskrift fra American Geophysical Union, Ghosh og hendes kolleger, i samarbejde med forskere fra GFZ German Research Center for Geosciences, Tyskland, undersøgt årsagerne bag masseunderskuddet, der forårsager geoiden lav. Flere undersøgelser i fortiden har forsøgt at forklare dette, de fleste af dem tilskriver det en rest af en tidligere plade, der dykkede ned i jordens kappe under en anden plade for millioner af år siden. Imidlertid, der har ikke været nogen overbevisende forklaring på kilden - indtil nu.

I deres undersøgelse, forskerne brugte numeriske modeller for kappekonvektion - en type bevægelse forårsaget af en væske, hvor varmere og lettere materiale stiger til toppen og køligere og tættere materiale synker under påvirkning af tyngdekraften. At 'se' dybt inde i Jorden, de brugte seismiske tomografimodeller, der bruger seismiske bølger til at opnå et 3-dimensionelt billede af Jordens indre.

Undersøgelsen viste, at lettere materiale (lavdensitetsanomalier) i den øvre til midterste kappe under IOGL synes at være ansvarlig for eksistensen af ​​tyngdekraften lav i denne region. Men hvad forårsager disse lavdensitetsanomalier?

Kappe fjer, opstrømninger af unormalt varm sten i jordens kappe, menes generelt at være årsagen bag sådanne uregelmæssigheder. Men i dette tilfælde, ingen kendt kappefane findes i denne del af verden. For at forklare dette, forskerne skulle undersøge de tilstødende regioner i Det Indiske Ocean geoide lav. Interessant nok, de fandt, at der var varmt materiale, der stammede fra den afrikanske store provins med lav forskydningshastighed (LLSVP) eller den afrikanske superplume, som blev afbøjet østpå og sluttede ved bunden af ​​lavdensitetsregionen under Det Indiske Ocean. Afbøjningen skyldes muligvis den hurtige bevægelse af den indiske plade.

"De fleste af de eksisterende teorier har forsøgt at forklare denne negative anomali ved hjælp af kulde, tætte oceaniske plader, der sank ned i kappen i fortiden, " siger professor Ghosh. "Vores undersøgelse forklarer dette lave med varmere, lettere materiale, der strækker sig fra en dybde på 300 km, eller 186 miles, op til ~900 km, eller 559 miles, i det nordlige Indiske Ocean, stammer sandsynligvis fra den afrikanske superplume."

Denne undersøgelse er bestemt et gennembrud i forhold til overbevisende at forklare forekomsten af ​​det Indiske Ocean Geoid Low. Som en del af det fremtidige arbejde, Prof. Ghosh og hendes kolleger vil gerne undersøge udviklingen af ​​geoiden fra fortiden til nutiden ved hjælp af tidsafhængige kappekonvektionsmodeller.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra AGU Blogs (http://blogs.agu.org), et fællesskab af blogs om jord- og rumvidenskab, vært af American Geophysical Union. Læs den originale historie her.