Рассказываем, как технология изучения земных недр позволила наблюдать границу Мохоровичича — раздел между земной корой и мантией, до которого не добурились ни разу в истории.
Граница Мохоровичича (сокращенно Мохо) — это раздел между земной корой и мантией на глубине от 5 до 70 км. До нее не добурились ни разу в истории, поэтому изучали только по косвенным сейсмическим данным с низким разрешением. В 2024 году исследователи Калтеха нашли способ получить детальную картину. Подобно ультразвуковому исследованию, метод измеряет, как сейсмические волны от землетрясений отражаются от Мохо. При этом используется передовая сейсмическая технология — распределенное акустическое зондирование (DAS).
Исследование проводилось в лаборатории Чжунвэнь Чжаня, доктора философии и профессора геофизики. Команда ученого сосредоточилась на изучении DAS — методе преобразования оптоволоконных кабелей, подобных тем, которые обеспечивают высокоскоростной интернет, в импровизированные сейсмометры. С помощью DAS ученые посылают лазерные лучи по оптоволоконным кабелям. Когда земля трясется (будь то из-за землетрясения или какого-либо другого возмущения, например, грохота транспорта), лазерный свет отражается от внутренней части кабелей.
Чжан и его команда разработали способы измерения отраженного лазерного света по всей длине кабелей. Они научились выводить информацию о тряске. Кабели действуют как массивы сотен сейсмометров. Ученые использовали технологию DAS для получения изображений глубоко под поверхностью на границе Мохоровичича.
Когда происходит землетрясение, волны сейсмической энергии расходятся от его гипоцентра, точки зарождения землетрясения под землей. Когда эти волны достигают Мохо, некоторое количество энергии отражается назад так же, как солнечный свет рассеивается от поверхности озера или бассейна.
На континентах Мохо можно найти на глубине от 20 до 70 километров под поверхностью. В Южной Калифорнии Мохо находится примерно в 45 километрах под землей. Были предприняты попытки получить его изображение с помощью обычных сейсмометров, но эти усилия либо дали результаты с низким разрешением, в масштабе десятков километров, либо были непомерно дорогими.
Используя метод DAS, исследователи могут легко наблюдать структуру Мохоровичича на больших территориях с разрешением в километр, что обеспечивает гораздо более детальное представление об этом геологически важном регионе.
«Граница Мохоровичича — действительно интересная граница для сейсмологов, поскольку она рассказывает нам о том, что происходит внутри и между тектоническими плитами на глубине. Он может рассказать нам, проникают ли крупные разломы в мантию, как древние и современные процессы оставили свой след на континентах и насколько прочна глубокая кора в определенных местах. Наш метод можно использовать для изучения всех видов интересных сейсмически активных регионов, включая те, о которых мы много знаем, например, Южная Калифорния, и места, где традиционные сейсмические сети редки», — заключают специалисты.
