To miało być niemożliwe. Naukowcy wykryli najgłębsze trzęsienie ziemi w historii
Trzęsienie ziemi wykryte przez naukowców u wybrzeży Japonii nastąpiło na głębokości ponad 750 kilometrów. To absolutny rekord i wyzwanie dla nauki. Bo tak głęboko do trzęsień ziemi zgodnie z naszą dotychczasową wiedzą w zasadzie nie powinno dochodzić.
Wierzchnie warstwy Ziemi sięgają bardzo głęboko. Skorupa Ziemi ma około 35 kilometrów głębokości. Leżący poniżej płaszcz może osiągać nawet niemal 3 tys. kilometrów grubości. To tam zachodzi wiele geologicznych procesów, które powoli, na przestrzeni miliardów lat, kształtują powierzchnię planety.
Ale jedno bardzo widowiskowe zjawisko geograficzne pojawia się zazwyczaj bardzo płytko.
Zdecydowana większość wykrywanych przez nas trzęsień ziemi następuje najczęściej na głębokości nie większej, niż 100 km. Według bazy danych Global Centroid Moment Tensor (CMT), z 56 832 średnich i dużych trzęsień, które miały miejsce w latach 1976-2020, tylko 18 procent nastąpiło na głębokości większej, niż 70 km. a cztery procent uderzyło poniżej 250 km.
Teraz naukowcy opisali jednak trzęsienie, do którego doszło trzykrotnie głębiej. Naukowcy ustalili, że słaby wstrząs nastąpił na głębokości aż 751 km pod powierzchnią Ziemi. I właściwie nie powinien się pojawić.
Opisane właśnie w magazynie Geophysical Research Letters wstrząsy były stosunkowo słabe i w zasadzie nieodczuwalne na powierzchni. Były następstwem sporego i o wiele płytszego trzęsienia z 2015 r. o sile 7,9 stopni w skali Richtera, które dotknęło położonych u wybrzeży Japonii wysp Bonin. Wstrząs wykrył zespół sejsmologów z Uniwersytetu Arizony, posługujących się japońskim systemem stacji sejsmologicznych Hi-net. To najpotężniejsze geologiczne czujniki na świecie.
Ta ekstremalna głębokość oznacza, że do trzęsienia doszło w warstwie geologicznej zwanej dolnym płaszczem Ziemi. Ciśnienia tam panujące są tak ogromne, że skały pod ich wpływem zazwyczaj uginają się i deformują jak ciasto, a nie pękają gwałtownie, co zazwyczaj jest przyczyną trzęsień ziemi.
Skały stanowiące skorupę ziemską, czyli położone na głębokości do ok. 20 km, są chłodne i kruche. Kiedy ulegają naprężeniom, mogą się nieco wygiąć, ale ostatecznie pękają, uwalniając zgromadzoną w sobie energię jak sprężyna. Im głębiej, tym skały są gorętsze i podlegają większym ciśnieniom, co sprawia, że stają się mniej podatne na pękanie. Ale nawet w położonym poniżej skorupy płaszczu ziemi może dochodzić do trzęsień, kiedy wysokie ciśnienie wypycha wodę z porów skał, co sprawia, że stają się kruche i podatne na pękanie.
Za niektóre z głębokich trzęsień może odpowiadać przekształcenie wypełniającego górny płaszcz ziemi błyszczącego zielonego minerału, oliwinu w dwa inne, wadsleit lub rinwoodyt. Takie następujące pod wpływem ciśnienia przekształcenia mogą tworzyć w skałach słabe punkty, które mogą szybko się odkształcać, powodując wstrząsy. Jednak niżej, około 600 km pod powierzchnią Ziemi, skały stają się znacznie gęstsze. Zaczyna w nich dominować gliniasty brydgmanit, a przemiany oliwinu powodujące trzęsienia ziemi nie mogą już zachodzić. Mechanizm, który doprowadził do zagadkowego trzęsienia na głębokości 750 km musiał więc być inny.
Geolodzy nie mogą oczywiście bezpośrednio obserwować tego, co dzieje się tak głęboko, ale mogą użyć sprzętu laboratoryjnego do odtworzenia ekstremalnych ciśnień przemian. A ponieważ fale sejsmiczne poruszają się w różny sposób w różnych fazach mineralnych, geofizycy mogą dostrzec oznaki tych zmian, analizując wibracje spowodowane dużymi trzęsieniami ziemi.
Jednym z możliwych wyjaśnień nietypowego trzęsienia ziemi jest to, że granica między górnym a dolnym płaszczem w regionie archipelagu Bonin nie leży tam, gdzie spodziewali się sejsmolodzy. Otaczający wyspy obszar to tak zwana strefa subdukcji, w której płyta skorupy oceanicznej zanurza się pod sąsiednią płytę skorupy kontynentalnej. A to może prowadzić do ich wypaczania.
Badacze twierdzą, że opadająca płyta oceaniczna mogła nacisnąć znajdujące się pod nią warstwy geologiczne tak mocno, by spowodować ich pęknięcie. To nie jedyna możliwość. Druga jest taka, że opadające w stronę środka Ziemi skały są znacznie chłodniejsze, niż otaczające je warstwy, A to oznacza, że znajdujące się w ich wnętrzu minerały mogą nie być dostatecznie ciepłe, by w pełni przeobrazić się w formy zwykle występujące na większych głębokościach. To może wyjaśniać, dlaczego trzęsienie ziemi mogło powstać tak głęboko: po prostu nie jest tam tak gorąco, jak spodziewali się naukowcy.
Bez względu na przyczynę trzęsienia, prawdopodobnie podobne zjawiska są ekstremalnie rzadkie. Tylko około połowa stref subdukcji na całym świecie doświadcza głębokich trzęsień ziemi, a silne trzęsienia takie jak to, które poprzedziło ultragłęboki wstrząs, występują co dwa do pięciu lat.
