MERMAIDs afslører hemmeligheder nedenunder havbunden

Seismologer bruger bølger genereret af jordskælv til at scanne det indre af vores planet, Ligesom læger forestiller deres patienter ved hjælp af medicinsk tomografi. Jordbilleddannelse har hjulpet os med at spore den dybe oprindelse af vulkanske øer som Hawaii, og identificere kildezoner for dybe jordskælv.

"Forestil dig en radiolog tvunget til at arbejde med en CAT-scanner, der mangler to tredjedele af dens nødvendige sensorer, sagde Frederik Simons, professor i geovidenskab ved Princeton. "To tredjedele er den brøkdel af Jorden, der er dækket af oceaner og derfor mangler seismiske optagestationer. Sådan er situationen, som seismologer står over for at forsøge at skærpe deres billeder af vores planets inderside."

For cirka 15 år siden, da han var postdoktor, Simons samarbejdede med Guust Nolet, nu George J. Magee professor i geovidenskab og geologisk teknik, Emeritus, og de besluttede at afhjælpe denne situation ved at bygge en undersøisk robot udstyret med en hydrofon - en undersøisk mikrofon, der kan opfange lyde fra fjerne jordskælv, hvis bølger leverer akustisk energi til havene gennem havbunden.

Denne uge, Nolet, Simons og et internationalt forskerteam offentliggjorde de første videnskabelige resultater fra de revolutionære seismiske floats, kaldet MERMAIDs - Mobile Earthquake Recording in Marine Areas af uafhængige dykkere.

Forskerne, fra institutioner i USA, Frankrig, Ecuador og Kina, fundet ud af, at vulkanerne på Galápagos fodres med en kilde 1, 200 miles (1, 900 km) dybt, via en smal kanal, der bringer varm sten til overfladen. Sådanne "kappe fjer" blev først foreslået i 1971 af en af ​​fædrene til pladetektonik, Princeton geofysiker W. Jason Morgan, men de har modstået forsøg på detaljeret seismisk billeddannelse, fordi de findes i havene, sjældent i nærheden af ​​nogen seismiske stationer.

MERMAIDs driver passivt, normalt i 1 dybde, 500 meter-cirka en kilometer under havoverfladen-bevæger sig 2-3 miles om dagen. Når man opdager et mulig indkommende jordskælv, den stiger til overfladen, normalt inden for 95 minutter, at bestemme sin position med GPS og overføre de seismiske data.

Ved at lade deres ni robotter flyde frit i to år, forskerne oprettede et kunstigt netværk af oceaniske seismometre, der kunne udfylde et af de tomme områder på det globale geologiske kort, hvor der ellers ikke er nogen seismiske oplysninger tilgængelige.

Den uventet høje temperatur, som deres model viser i Galápagos -kappen, "antyder den vigtige rolle, som bølger spiller i den mekanisme, der gør det muligt for Jorden at holde sig varm, sagde Nolet.

"Siden 1800 -tallet har da Lord Kelvin forudsagde, at Jorden skulle køle af til at være en død planet inden for hundrede millioner år, geofysikere har kæmpet med mysteriet om, at Jorden har holdt en temmelig konstant temperatur i mere end 4,5 milliarder år, "Nolet forklarede." Det kunne kun have gjort det, hvis noget af den originale varme kom fra dets ophobning, og det skabt siden af ​​radioaktive mineraler, kunne forblive låst inde i den nedre kappe. Men de fleste modeller af Jorden forudsiger, at kappen skal overbevise kraftigt og frigive denne varme meget hurtigere. Disse resultater af Galápagos -eksperimentet peger på en alternativ forklaring:den nedre kappe kan godt modstå konvektion, og i stedet kun bringe varme til overfladen i form af kappe fjer som dem, der skaber Galápagos og Hawaii. "

For yderligere at besvare spørgsmål om jordens varmebudget og den rolle, som kappe fjer spiller i den, Simons og Nolet er gået sammen med seismologer fra Southern University of Science and Technology (SUSTech) i Shenzhen, Kina, og fra Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC). Sammen, og med skibe leveret af den franske forskningsflåde, de er i gang med at lancere omkring 50 MERMAID'er i det sydlige Stillehav for at studere mantelplume -regionen under øen Tahiti.

"Følg med! Der er mange flere opdagelser, der kommer, "sagde professor Yongshun (John) Chen, en alumnus i Princeton fra 1989, der er leder af Institut for Ocean Science and Engineering på SUSTech, som leder den næste fase af det, de og deres internationale team har kaldt EarthScope-Oceans.