Tyngdekraftsmissionen afdækker stadig skjulte hemmeligheder

På trods af at ESA's GOCE-mission sluttede for mere end syv år siden, videnskabsmænd fortsætter med at bruge denne bemærkelsesværdige satellits tyngdekraftsdata til at dykke dybe og afsløre hemmeligheder om vores planet. Nyere forskning viser, hvordan forskere har kombineret GOCE-data med målinger taget på overfladen for at generere en ny model af jordskorpen og den øvre kappe. Det er første gang, en sådan model er blevet skabt på denne måde - og den kaster nyt lys over pladetektoniske processer, hvilken, på tur, er relateret til fænomener som jordskælv og vulkanudbrud.

litosfæren, som omfatter planetens hårde skorpe og den delvist smeltede øverste del af den øvre kappe, er grundlæggende for pladetektonikken.

Pladetektonik beskriver, hvordan skorpen er opdelt i en mosaik af plader, der glider sideværts hen over den formbare top af den øvre kappe og derved giver anledning til ny havbund langs midthavsrygge, bjerge, vulkaner og jordskælv. En bedre forståelse af disse processer er afhængig af viden om forskelle i lithosfærens temperatur og kemiske sammensætning.

Geofysikere måler traditionelt den hastighed, hvormed seismiske bølger forplanter sig, når et jordskælv opstår, for at bestemme fordelingen af ​​underjordiske fysiske egenskaber. Hastigheden af ​​seismiske bølger styres for det meste af temperaturen af ​​underjordiske bjergarter og i mindre grad af tæthed.

Her, tyngdekraftsdata fra rummet kan tilføje til billedet, fordi styrken af ​​tyngdekraftssignalet er relateret til tætheden. Ud over, data fra satellitter er ensartede i dækning og i nøjagtighed, og satellitter dækker områder, hvor jordmålinger er sparsomme.

I over fire år, GOCE kortlagde Jordens tyngdekraft med ekstreme detaljer og nøjagtighed. Dette har ført til nogle bemærkelsesværdige opdagelser, fra dybt under overfladen af ​​vores planet til højt oppe i atmosfæren og videre.

Ny forskning offentliggjort i Geophysical Journal International beskriver, hvordan videnskabsmænd genererede en ny model af litosfæren ved hjælp af den fælles kraft af GOCE-tyngdekraftsdata og seismologiske observationer kombineret med petrologiske data, som kommer fra studiet af klipper bragt til overfladen og fra laboratorier, hvor de ekstreme tryk og temperaturer i Jordens indre er replikeret.

Javier Fullea, fra Complutense University of Madrid og Dublin Institute for Advanced Studies, og også medforfatter til papiret, sagde, "Tidligere globale modeller af skorpen eller litosfæren led af begrænset opløsning eller var baseret på en enkelt metode eller datasæt.

"Kun for nylig tilgængelige modeller var i stand til at kombinere flere geofysiske data, men de var ofte kun på regionale skalaer, eller de var begrænset af, hvordan de forskellige data er integreret.

"For første gang, vi har været i stand til at skabe en ny model, der kombinerer flere jordbaserede og GOCE-satellitdatasæt i global skala i en fælles inversion, der beskriver den faktiske temperatur og sammensætning af kappesten."

Jesse Reusen, fra Delft University of Technology, tilføjet, "Denne nye model giver et billede af den nuværende sammensætning og termiske struktur af den øvre kappe, som kan bruges til at estimere viskositeten. Faktisk, den er allerede blevet brugt til at estimere den resterende post-glaciale hævning - eller stigningen af ​​landet efter fjernelse af vægten af ​​isen - efter smeltningen af ​​Laurentide-isen i Canada, forbedre vores forståelse af interaktioner mellem kryosfæren og den faste jord. Denne undersøgelse blev offentliggjort sidste år i Journal of Geophysical Research ."

Den nye model produceret i ESA's 3D Earth-studie viser for første gang, hvor forskellig den sub-litosfæriske kappe er under forskellige oceaner, og giver indsigt i, hvordan morfologien og spredningshastighederne af mid-oceaniske højderygge kan være forbundet med den dybe kemiske og termiske struktur.

ESA's Roger Haagmans, kommenterede, "Vores GOCE-mission holder aldrig op med at imponere. De data, den leverede i løbet af dets fire år lange liv i kredsløb, bliver fortsat brugt til at forstå kompleksiteten af ​​vores planet. Her ser vi den skinne nyt lys på Jordens struktur dybt under vores fødder. Selvom processer foregår inderst inde, de har en effekt på Jordens overflade - fra generering af fornyet havbund til jordskælv, så til gengæld påvirke os alle.

"I øvrigt, dette er et bemærkelsesværdigt resultat fra 3D Earth-projektet og endnu et vigtigt skridt hen imod realiseringen af ​​et af hovedmålene i vores Science for Society-program:udvikle den mest avancerede rekonstruktion af vores faste jord fra kernen til overfladen, og dets dynamiske processer."