یک موج لرزه‌ای مرموز: آزمایش‌های هسته‌ای ۳۰ ساله چه چیزی را در مورد زمین آشکار کردند؟

باشگاه خبرنگاران جوان؛ جواد فراهانی - درک ما از ساختار داخلی زمین تنها به حدود ۱۲۰ سال پیش برمی‌گردد، زمانی که لرزه‌سنج‌ها شروع به شناسایی امواج لرزه‌ای کردند. زمین‌شناسان توانستند امواج اولیه (P) را که از طریق جامدات و مایعات عبور می‌کنند و امواج ثانویه (S) را که فقط از طریق جامدات عبور می‌کنند، اندازه‌گیری کنند. محققان با استفاده از داده‌های یک منبع غیرمنتظره - آزمایش‌های هسته‌ای زیرزمینی که بیش از ۳۰ سال پیش انجام شد - جزئیات بیشتری در مورد سیستم‌های داخلی سیاره ما کشف کرده‌اند.

آزمایش‌های هسته‌ای ماهیت امواج لرزه‌ای را آشکار می‌کنند

به گزارش Science Alert، در یک مطالعه جدید، یینگ ژو، متخصص ژئوفیزیک از دانشگاه ویرجینیا تک، امواج لرزه‌ای تولید شده توسط آزمایش‌های هسته‌ای زیرزمینی انجام شده در موروروآ، جزیره‌ای مرجانی در پلی‌نزی فرانسه، بین سال‌های ۱۹۷۷ تا ۱۹۹۵ را تجزیه و تحلیل کرد.

این امواج در سراسر زمین حرکت کردند و در یک ایستگاه نظارت لرزه‌ای در قزاقستان ثبت شدند و به چو مجموعه‌ای از "عکس‌های فوری" مکرر از آنچه در زمان‌های مختلف در داخل سیاره اتفاق می‌افتاد، ارائه دادند. از آنجا که آزمایش‌های هسته‌ای تقریباً در یک مکان انجام شدند، امواج لرزه‌ای مسیر‌های بسیار مشابهی را در سراسر سیاره دنبال کردند.

چو دریافت که امواج لرزه‌ای که از هسته بیرونی عبور می‌کنند، همیشه زمان یکسانی را برای رسیدن به مقصد خود صرف نمی‌کنند. این تغییرات، حتی کسری از ثانیه، ممکن است ناچیز به نظر برسند، اما برای یک موج لرزه‌ای که هزاران کیلومتر در سراسر سیاره حرکت می‌کند، بسیار قابل توجه هستند. همانطور که در نسخه دقیق‌تری از آزمایش‌های لرزه‌ای اولیه که منجر به کشف امواج اولیه و ثانویه شد، این نتایج نشان می‌دهد که امواج از مواد ناهمگن (مختلط) عبور می‌کنند. به نظر می‌رسد این ماده در طول ۳۰ سالی که امواج لرزه‌ای ثبت شده‌اند، حرکت کرده است.

نوع جدیدی از موج لرزه‌ای

این مطالعه همچنین نوع ناشناخته‌ای از موج لرزه‌ای را شناسایی کرد که چو آن را PKrKP نامید. برخلاف امواج لرزه‌ای رایج‌تر که از هسته داخلی عبور می‌کنند یا از آن منعکس می‌شوند، امواج PKrKP در وسط هسته خارجی منعکس می‌شوند.

این رفتار غیرمعمول به چو کمک کرد تا بخشی از مسیر موج لرزه‌ای را مشخص کند که ممکن است تغییرات در هسته خارجی مایع را آشکار کند. محققان این امواج ناشی از هسته خارجی را با نوع دیگری از موج لرزه‌ای به نام PP مقایسه کردند که به جای هسته خارجی، از گوشته عبور می‌کند. این تجزیه و تحلیل از ۱۱۲ جفت آزمایش هسته‌ای استفاده کرد که در آن دو انفجار در هر جفت با فاصله کمتر از ۰.۰۵ درجه از هم رخ دادند. بنابراین، چه چیزی می‌تواند باعث شود که این امواج خاص که از هسته خارجی زمین عبور می‌کنند، تنها در عرض چند سال شتاب بگیرند و کاهش سرعت پیدا کنند؟

اندازه و سرعت این تغییرات نشان می‌دهد که هسته خارجی در حال اختلاط شدید است. چو در مطالعه خود تخمین می‌زند که نوعی ناهنجاری در مقیاس بزرگ، که به صورت جانبی بیش از ۷۰۰ کیلومتر امتداد یافته و ضخامت آن حدود ۱۰۰ کیلومتر در عرض جغرافیایی پایین جنوب اقیانوس آرام است، می‌تواند ناهنجاری زمان حرکت موج PKP مشاهده شده از ۰.۱ تا ۰.۲ ثانیه را توضیح دهد.

چو اظهار می‌کند که این ناهنجاری بزرگ به احتمال زیاد یک جامد معلق است که از طریق هسته بیرونی مایع حرکت می‌کند. این یافته‌ها تأیید می‌کنند که هسته بیرونی صرفاً یک استخر وسیع از فلز مذاب نیست، اما درک این حرکت می‌تواند به زمین‌شناسان کمک کند تا درک بهتری از فرآیند‌های مسئول میدان مغناطیسی زمین و همچنین ماهیت امواج لرزه‌ای داشته باشند.

منبع: الیوم السابع