Da li je ogromna anomalija u gravitacijskom polju Zemlje povezana sa učestalim zemljotresima
Noćas je Filipine pogodio snažan zemljotres jačine gotovo sedam stepeni Rihterove skale. Pre toga se, u kratkom vremenskom periodu, zemlja tresla i u Turskoj, Venecueli, na Kamčatki, u Peruu, na Azorskim ostrvima, u zalivu San Franciska… podsećajući još jednom koliko je naša planeta živa i nepredvidiva.
Dok seizmolozi beleže talase i prate moguća podrhtavanja tla, naučnici širom sveta sve više istražuju dublje procese ispod Zemljine kore – od preraspodele mase u unutrašnjosti planete do iznenadnih anomalija u Zemljinom gravitacionom i magnetnom polju – ne bi li razumeli kako se ovi duboki događaji ponekad preslikavaju na površinu u obliku razornih zemljotresa.
Godine 2007. iznad istočnog Atlantskog okeana dogodilo se nešto neobično. Prema satelitima koji prate Zemlju, u gravitacionom polju naše planete pojavila se anomalija kontinetalnih razmera, koja se kasnije vratila u normalu, piše Science Alert.
Taj neobičan događaj, neprimetan ljudima na površini, tek je nedavno otkriven u podacima prikupljenim satelitima za praćenje gravitacije. Nova analiza sugeriše da je uzrok bila ogromna preraspodela mase duboko ispod nas.
Prema mišljenju tima kojim je rukovodila geofizičarka Šarlot Gonj Guranton sa Univerziteta Pariz Siti, ta preraspodela je verovatno rezultat fazne promene materijala blizu donje granice Zemljinog plašta.
Duboke promene u unutrašnjosti Zemlje
U nekim studijama, gravitacione anomalije su analizirane u regionima seizmičkih aktivnih oblasti, i dokazano je da negativne anomalije gravitacionog potencijala ponekad korespondiraju sa većim aktivnostima zemljotresa, piše pma.caltech.edu.
Međutim, gravitacione anomalije su procesi koji se dešavaju veoma duboko u plaštu Zemlje, na dubini od oko 3.000 km, što je mnogo ispod mesta gde se većina zemljotresa dešava.
U naučnoj literaturi postoji zanimanje za promene u unutrašnjosti Zemlje, uključujući promene u gravitacionom polju i postavlja se pitanje da li one mogu da prethode zemljotresima ili da ih najave? Međutim, do sada nema ubedljivog dokaza da anomalije, kao ona zabeležena 2007, mogu direktno da predvide zemljotres.
Podaci iz misije GRACE
Anomaliju je zabeležila zajednička misija nemačkog DLR i NASA pod nazivom Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), koju su činila dva satelita u orbiti oko Zemlje od 2002. do 2017. godine.
Dok kruže u niskoj orbiti, sateliti su izuzetno osetljivi na promene u Zemljinom gravitacionom polju. Oni održavaju preciznu formaciju, a udaljenost između njih se menja u zavisnosti od jačine gravitacije ispod njih.
Takve promene se obično povezuju sa promenama u raspodeli mase na površini, poput kretanja podzemnih voda, otapanja lednika i promena nivoa mora, što se sve manifestuje kao sitne promene u gravitacionom polju planete.
Gonj Guranton i njene kolege su u straživanju objavljenom u časopisu Geophysical Research Letters, pretpostavili da su sateliti možda zabeležili i pomeranja mase iz dubine Zemlje. Zato su pretražili podatke prikupljene tokom čitavog trajanja GRACE misije, tražeći znakove anomalije koja se ne poklapa sa površinskom aktivnošću.
Između 2006. i 2008, sa vrhuncem u januaru 2007, pronašli su suptilan, ali ogroman dipolni obrazac: jaču gravitaciju u jednom pojasu i slabiju odmah do njega, koja se protezala oko 7.000 kilometara iznad istočnog Atlantskog okeana. Takav obrazac, smatraju naučnici, ukazuje na preraspodelu mase, a ne samo na dodavanje ili uklanjanje mase.
Signal je postao još intrigantniji, jer se poklapao sa trzajem u Zemljinom magnetnom polju (poznatim kao geomagnetski trzaj) u istoj regiji, zabeleženim drugim satelitima. Veruje se da su takve promene rezultat procesa duboko unutar planete, blizu ili čak u tekućem spoljnom jezgru Zemlje.
Promena u strukturi minerala
Isključivanje površinskih procesa su modelirali različite scenarije da utvrde može li anomalija gravitacije da bude povezana sa površinskim procesima, sa naglaskom na pomeranje vode. Ne samo da modeli nisu uspeli da objasne lokaciju, razmere ili vreme anomalije, nego bi količina vode potrebna da proizvede takav signal bila fizički nemoguća. Nakon što su isključeni površinski procesi, timu je preostalo da utvrdi koji procesi duboko ispod površine mogu da budu odgovorni.
Najzastupljeniji mineral u Zemljinom plaštu je bridgmanit. Pod određenim uslovima, on može da prođe faznu tranziciju, prelazeći iz jedne kristalne strukture u drugu. To znači da se atomi unutar minerala preuređuju u drugačiju konfiguraciju, a to se dešava pod izuzetno visokim pritiscima i temperaturama, koji postoje samo na granici jezgra i plašta.
Ova promena uključuje i značajnu promenu gustine materijala, što bi relativno brzo preraspodelilo masu u toj regiji i proizvelo dramatične pomake u gravitacionom polju iznad.
To bi, takođe, moglo da objasni i geomagnetski trzaj koji se istovremeno dogodio.
Iako rad tima tek treba da bude potvrđen, postoje i druge implikacije. Seizmički podaci su otkrili čudne nakupine materijala blizu Zemljinog jezgra, koje se čine drugačijim od okolnog materijala. Lokacija faznog pomaka koji je uzrokovao anomaliju 2007. godine nalazi se vrlo blizu jedne od tih nakupina, što bi moglo da znači da su ta dva fenomena povezana.
Veza sa zemljotresima
Iako se ovakvi dubinski procesi ne mogu direktno povezati sa konkretnim zemljotresima, oni nam otkrivaju složenu dinamiku Zemljine unutrašnjosti. Zemljotresi poput ovog na Filipinima dešavaju se u gornjim slojevima – u kori i gornjem plaštu – ali su pokretani silama koje dolaze iz dubljih zona. U tom smislu, anomalija iz 2007. i slične gravitacione nepravilnosti pokazuju da je Zemlja daleko nemirnija nego što možemo da zamislimo, a njihovo bolje razumevanje može pomoći da se shvati šira slika seizmičke aktivnosti.
Danas, nasleđe misije GRACE nastavlja se kroz novu generaciju satelita GRACE-FO, čiji podaci redovno otkrivaju promene u Zemljinom gravitacionom polju.
Najnovije analize iz 2024. godine sugerišu da brze promene mase na granici jezgra i plašta mogu da se događaju češće nego što se mislilo, kao i da su, možd,a povezane sa globalnim geodinamičkim procesima, od promene brzine rotacije planete do naglih trzaja u magnetskom polju.
Iako nauka još nema dovoljno dokaza da bi ove anomalije koristila za predviđanje zemljotresa, jasno je da su gravitacija, magnetizam i seizmologija isprepleteni na način koji tek počinjemo da shvatamo. Ako anomalija u Zemljinom gravitacionom polju ima uticaja na seizmičku aktivnost, to bi bio indirektan efekat — kroz promene u unutrašnjoj dinamici, toplotu, konvekciju. Što je još važnije, zemljotresi su lokalnog karaktera, a gravitaciona anomalija koja pokriva hiljade kilometara ne daje precizno mesto gde bi potres mogao da se oslobodi — zato je predviđanje zemljotresa putem ovakvih signala naučno izuzetno izazovno.
