کشف صدها زمین لرزه پنهان در ژرفای یخی شرق جنوبگان

زیر چشم‌اندازی که بیشتر ما آن را نماد سکون مطلق می‌دانیم، زمین در عمق یخ‌ها زمزمه می‌کند و گاهی حتی می‌شکند. دانشمندان اکنون بیش از پانصد لرزش کوچک را نه در لبه‌های آشنای صفحات تکتونیکی، بلکه در اعماق شرق جنوبگان نقشه‌برداری کرده‌اند؛ لرزش‌هایی که زیر یخچال دیوید متمرکز شده‌اند، جایی که کسی انتظار چنین فعالیتی را نداشت.

این کشف از داده‌های خام و پرنویز ۴۹ ایستگاه لرزه‌نگاری آغاز شد که در سراسر این قاره یخ‌زده پراکنده بودند. بررسی دستی این داده‌ها شبیه پیدا کردن سوزن در انبوهی از برف بود. به همین دلیل، تیم پژوهشی به سراغ رویکردی نوین رفت: ابزار تشخیص مبتنی بر یادگیری عمیق که با یادگیری انتقالی دقیق‌تر شده بود و برای شناسایی نشانه‌های ظریف زمین‌لرزه در میان نویز پس‌زمینه آموزش دیده بود. این سامانه به دنبال تفاوت آشکار میان امواج اولیه سریع و امواج برشی کندتر می‌گشت؛ نکته‌ای حیاتی، زیرا امواج برشی فقط از سنگ جامد عبور می‌کنند و حضور آن‌ها نشانه شکست شکننده سنگ است، نه جریان مواد مذاب.

نقشه و برش عمقی زمین‌لرزه‌های شناسایی‌شده زیر یخچال دیوید (دی‌جی). 

آنچه به دست آمد الگویی روشن بود: ۵۱۰ زمین‌لرزه با ژرفای میانی که در عمق تقریبی ۱۰۰ تا ۱۵۰ کیلومتری متمرکز شده‌اند و بزرگای محلی آن‌ها حدود ۱.۶ تا ۳.۵ بوده است. کوچک. عمیق. و بسیار غیرعادی.

این رویدادها زمین‌لرزه‌های ژرفای میانی نام دارند و با یک تناقض علمی همراه‌اند. در ژرفای ۷۰ کیلومتر و پایین‌تر، سنگ‌ها زیر دما و فشار بالا قرار دارند؛ شرایطی که به طور سنتی تصور می‌شود بیشتر به جریان شکل‌پذیر منجر شود تا شکست شکننده‌ای که امواج لرزه‌ای تولید می‌کند. زمین‌لرزه‌های ژرفای میانی درون صفحات، یعنی زمین‌لرزه‌های درون‌صفحه‌ای، تصویر ساده کتاب‌های درسی را به چالش می‌کشند که بیشتر زمین‌لرزه‌ها را وابسته به مرز صفحات تکتونیکی می‌دانند.

عامل محتمل در اینجا ترکیبی از هندسه و گرماست. شرق جنوبگان به صورت یک بلوک سنگ‌کره‌ای ضخیم و سرد در کنار صفحه‌ای نازک‌تر و گرم‌تر در غرب جنوبگان قرار دارد. این تضاد، شیبی تند در استحکام سنگ‌کره ایجاد می‌کند. اگر فشار رو به بالای گوشته نسبتا داغ و بار عظیم رو به پایین صفحه یخی بالای آن را هم اضافه کنیم، ناحیه‌ای شکل می‌گیرد که مستعد تنش‌هایی است که می‌توانند سنگ را از پایین خم کرده و بشکنند. به زبان ساده: پوسته در جایی که صفحات با ویژگی‌های بسیار متفاوت به هم می‌رسند، خمیده و ضعیف می‌شود.

به گفته پژوهشگران، دما و فشار احتمالا عامل ایجاد این زمین‌لرزه‌ها هستند.

با این حال، تمرکز این لرزش‌ها زیر یخچال دیوید همچنان پرسش‌برانگیز است. همین نوع مرز سنگ‌کره‌ای در امتداد بخش بزرگی از کوه‌های ترانس‌آنتارکتیک کشیده شده است؛ بنابراین اینکه چرا کانون‌های فعالیت فقط در این نقطه دیده می‌شوند، نشان می‌دهد ویژگی‌های محلی نیز نقش دارند؛ از جمله تفاوت در هندسه صفحه، دمای گوشته یا میراث ساختارهای باستانی در پوسته زمین.

این نمونه جنوبگانی به فهرست رو به رشدی از فوران‌های لرزه‌ای رازآلود درون‌صفحه‌ای در نقاط دیگر جهان می‌پیوندد؛ مکان‌هایی مانند افغانستان، مراکش و رومانی، جایی که لرزه‌خیزی از قواعد ساده پیروی نمی‌کند. هر شناسایی تازه، ژئوفیزیک‌دانان را وادار می‌کند مدل‌های خود را درباره چگونگی انباشت و آزادسازی تنش در درون زمین دقیق‌تر کنند، به ویژه زمانی که دما و فشار مرز میان رفتار شکننده و شکل‌پذیر سنگ را مبهم می‌کنند.

فراتر از جذابیت زمین‌شناسی، این کشف یک درس روش‌شناختی مهم هم دارد. با پیشرفت روش‌های تشخیص، به خصوص روش‌های هوش مصنوعی که برای سیگنال‌های ضعیف و پنهان تنظیم می‌شوند، رویدادهایی که زمانی از دید پنهان می‌ماندند آشکار می‌شوند. این موضوع فقط تصویر سکوت لرزه‌ای جنوبگان را بازنویسی نمی‌کند؛ بلکه نشان می‌دهد بسیاری از زمین‌لرزه‌های ژرفای میانی درون‌صفحه‌ای در سراسر جهان ممکن است هنوز در داده‌های پرنویز پنهان باشند و در انتظار ابزار مناسب بمانند.

به نظر می‌رسد سکوت جنوبگان آن‌قدرها هم که تصور می‌کردیم مطلق نیست؛ پس یخ‌ها چه چیزهای دیگری را از نگاه ما پنهان کرده‌اند؟