Forskere fanger Jordens brummen på havbunden

Forskere har længe kendt, at jordskælv kan få Jorden til at vibrere i længere tid. Imidlertid, i 1998 fandt et forskerhold, at Jorden også konstant genererer et lavfrekvent vibrationssignal i fravær af jordskælv.

Siden da, seismologer har foreslået forskellige teorier for at forklare eksistensen af ​​denne kontinuerlige vibration, fra atmosfæriske forstyrrelser til havbølger, der bevæger sig over havbunden. De har også målt vibrationen ved hjælp af seismometre på land, men havde endnu ikke haft succes med at måle det på havbunden, hvilket kunne hjælpe forskere med bedre at kvantificere kilderne til vibrationerne.

Nu, ved hjælp af seismiske instrumenter på bunden af ​​havet, forskere har med succes kvantificeret Jordens vibrerende "brummen". En ny undersøgelse offentliggjort i Geofysiske forskningsbreve , et tidsskrift for American Geophysical Union, bestemt ved havbunden de frekvenser, hvormed Jorden naturligt vibrerer, og bekræftede levedygtigheden af ​​at bruge havinstrumenter til at studere brummen.

At fange brummen ved havbunden kunne give ny indsigt i kildestørrelsen, ifølge Martha Deen, en geofysiker ved Paris Institute of Earth Physics i Paris, Frankrig og hovedforfatter af den nye undersøgelse.

Derudover de nye fund kunne bruges til at kortlægge Jordens indre med flere detaljer og nøjagtighed. Inkluderet brummen fra seismometre på havbunden kan give et bedre helhedsbillede end at bruge landseismometre alene ved at øge datadækningen i store afdækkede områder, Sagde Deen.

"Jorden er konstant i bevægelse, og vi ønskede at observere disse bevægelser, fordi feltet kunne drage fordel af at have flere data, " hun sagde.

Fang brummen

Den nye forskning undersøgte Jordens permanente frie svingninger:lavfrekvente seismiske signaler, der kun kan måles med følsomme instrumenter. Vibrationen forårsaget af disse signaler er konstant til stede i jorden, og kan observeres i fravær af jordskælv.

En tidligere undersøgelse offentliggjort i Geofysiske forskningsbreve demonstreret bevægelsen af ​​havbølger over kontinentalsoklerne er ansvarlig for at generere en stor del af signalet, og gav den første kvantitative modellering af brummen over et år. Anden forskning har antydet atmosfærisk turbulens som en kilde til signalet, men denne mekanisme kan kun forklare en del af vibrationen.

De fleste af de eksisterende undersøgelser af brummen signalerede det med succes ved hjælp af seismometre placeret på land, ikke ved havbunden. Indsamling af nøjagtige data fra seismometre under havoverfladen blev betragtet som upraktisk, fordi havbølger og havbundsstrømme genererer store mængder omgivende støj.

Imidlertid, 70 procent af Jordens overflade er dækket af vand, så at kunne måle brummen på havbunden ville gøre det muligt for forskere at analysere fænomenet ved hjælp af data over hele kloden, Sagde Deen.

I den nye undersøgelse, forskerne indsamlede først seismiske data fra 57 seismometerstationer placeret i bunden af ​​Det Indiske Ocean øst for Madagaskar. Disse stationer blev indsat fra 2012 til 2013 som en del af en tidligere undersøgelse offentliggjort i Eos, som var designet til at forestille vulkaniske intraplate hot spots.

Forfatterne valgte seismiske data fra de to stationer med den højeste datakvalitet, og sørgede for at korrigere for signalet genereret af eventuelle jordskælv. De anvendte derefter en kombination af teknikker til at fjerne forstyrrelser fra havets infragraditetsbølger, strøm og elektroniske fejl, og kunne reducere støjniveauet til omtrent samme niveau som en stille landstation.

Fordi Deen og hendes kolleger var i stand til at redegøre for disse kilder til interferens, forskerne var i stand til med succes at fange brummen ved hjælp af seismometre i bunden af ​​havet.

Undersøgelsen fastslog Jordens naturlige vibrationstoppe ved flere frekvenser mellem 2,9 og 4,5 millihertz. Disse vibrationer kan ikke høres af mennesker, fordi de er cirka 10, 000 gange mindre end det nederste høretærskel for det menneskelige øre, hvilket er 20 hertz.

Forfatterne sammenlignede også størrelsen af ​​deres observerede brummesignal med målinger fra en landstation i Algeriet, og fundet begge signaler har en lignende amplitude.

Deen og hendes medforfattere mener, at andre forskere kan anvende deres fund for bedre at modellere strukturen af ​​Jordens indre. Forskere undersøger traditionelt interiøret ved hjælp af seismiske bølger genereret fra jordskælv, men dette virker kun på bestemte tidspunkter og i områder, hvor der normalt forekommer skælv. Brug af brummesignalet som en kilde til seismiske bølger ville undgå dette problem, fordi brummen genereres kontinuerligt i mange havkontinentområder på planetens overflade.

Kombination af data fra både land- og havbundsseismometre giver seismologer et mere fuldstændigt billede af hele brummesignalet sammenlignet med at bruge landstationer alene, ifølge Deen. Den øgede tæthed af mulige datapunkter ville forbedre billedopløsningen og kunne hjælpe forskere med bedre at kortlægge Jordens indre ned til 500 kilometer (310 miles), hun sagde.

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