Znanstveniki so domnevali, da je nekje pod Havaji vdelan skrivnostni kamen – nekaj, kar ima pomembno vlogo pri vplivu znameniti otoški verigi vulkanov, Zdaj, s pomočjo skoraj 200.000 potresov in programa za strojno učenje, so Wilding in njegovi kolegi to končno ugotovili.
V študiji, objavljeni v četrtek v reviji znanost, je ekipa razkrila prej skrito zbirko zalog magme, ki lahko deluje kot utripajoče srce vulkanov zgoraj. Odkritje ponuja možno rešitev dolgoletne skrivnosti – kako magma potuje iz globokega plašča na zračno površino? Delo daje znanstvenikom dragoceno novo okno v obnašanje nekaterih najbolj muhastih in nevarnih vulkanov na Zemlji.
Plitki rezervoarji magme, ki napajajo izbruhe na Havajih, so znani že nekaj časa. To je deloma zasluga seizmičnih valov, ki jih na Havajih natančno spremlja vedno večja mreža senzorjev. Valovi za Zemljo delujejo kot ultrazvok; Spremembe v njihovi hitrosti in trajektoriji med njihovimi podzemnimi potovanji povedo znanstvenikom, skozi kakšno snov potujejo, in jim zagotovijo namige o njeni temperaturi, gostoti in sestavi.
A da bi zares razumeli, kaj poganja te vulkanske elektrarne, morajo znanstveniki vedeti, kaj se dogaja na meji med mehkim plaščem in trdno skorjo. Nova študija končno razkriva prav to, v nepričakovanih podrobnostih.
Velikanska značilnost, opisana v članku, je sestavljena iz številnih podolgovatih komor, imenovanih pragovi. Ko izbruhi izženejo magmo iz plitvih rezervoarjev zgoraj, ti globoko ležeči tjulnji reagirajo. Ko se različne komore ob različnih časih začnejo polniti s staljeno kamnino, se pojavi hripav znak potresa, je dejal Wilding, ko “kri požene v srce”.
“Samo gledali smo to in bilo je neverjetno, res je bilo,” je dejal zachry ross, geofizik na Caltechu. “Od takrat si podobe tega ne morem izbiti iz glave.”
Ken Rubin“To je zelo lepa študija in zelo zanimiv rezultat,” je dejal vulkanolog z univerze na Havajih, ki ni bil vključen v študijo.
Tako kot večina planeta tudi Havaji ne bi obstajali brez vulkanov. Že od nekdaj se pod pacifiško tektonsko ploščo vžiga globoko zakoreninjen vodnjak pregrete kamnine, znan kot plašč. Ko se je plošča še naprej premikala, se je vrsta epskih vulkanov dvignila nad valove in oblikovala verigo havajskih otokov.
Danes veriga gosti majhno družino aktivnih vulkanov, vključno z Mercurialom. Mauna Loa in hiperaktiven Kilauea na velikem otoku, ki oba nehal pokati skupaj ta mesec.
Vztrajno potresno ropotanje z območja jugozahodno od Kilauee in 20 milj pod zemljo je že nakazovalo, da zbiranje napak tam lahko obstaja in ustvarja prehode za potovanje magme iz hadejskih globin v rezervoarje blizu površine. In od osemdesetih let prejšnjega stoletja so značilne vrste potresov povzročile znake vrtinčenja tekočin, ki jih magma meša v regiji. Toda do nedavnega je prava narava tega podzemnega labirinta temeljila bolj na špekulacijah kot na znanstveni resnici.
“To je ta skrivnostna škatla v plašču,” je dejal Wilding. “Res imamo zelo malo pojma o tem, kaj se dogaja.”
Kar so znanstveniki potrebovali, je bila trajna konica potresov, ki je prihajala prav iz tega območja, dovolj močna, da močno osvetli to zasenčeno območje. Leta 2015 je bilo videti obetavno, ko se je grmenje na tem območju nekoliko povečalo.
Toda srečen prelom za ekipo je prišel leta 2018, ko je Kilauea bolj ali manj neprekinjeno izbruhnil 35 let, zaporedje eksplozij v slogu velikega finala Začelo se je z vulkanom. Dogodek je proizvedel 320.000 olimpijskih bazenov lave v samo treh mesecih – in hiter odtok plitkega rezervoarja magme vulkana je povzročil, da se je njegov vrh dramatično zrušil.
V vznemirljivem zapletu so geologi leta 2019 zabeležili alarmantno povečanje seizmične dejavnosti globoko pod mestom Pahal, ki se nahaja približno 25 milj jugozahodno od Kilauee. Znanstveniki so mislili, da to zagotovo ne more biti naključje.
Medtem ko je bil začetni potres priložnost za odkritje zakopanih čarobnih zakladov Storm Islanda, znanstveniki sami ne bi mogli identificirati številnih posameznih potresov v tej kakofoniji, zlasti pogostejših majhnih potresov, ki jih je morda zmotil veliki pok. huh
Ekipa Caltecha ni želela zamuditi niti enega udarca geološkega bobna, zato je popolne posnetke seizmičnih neviht vnesla v program za strojno učenje – tehniko, ki so jo Ross in njegovi kolegi že uporabljali Prepoznajte milijone skritih potresov v Kaliforniji. Program se je hitro sam naučil, kaj je pravi potres in kaj tuji hrup, nato pa je identificiral in opisal na tisoče templjarjev, ki bi jih tradicionalni programi za zaznavanje potresnih signalov in njihovi človeški analitiki spregledali.
Od novembra 2018 do aprila 2022 je sistem zabeležil približno 192.000 potresov pod pobudo. Ko je ekipa narisala te svetle točke na zemljevid, je bila osupla, ko je našla zbirko utripajočih magmatskih struktur – utripajoče vulkansko srce južnih Havajev.
Nekateri potresi so prišli iz območja 28 do 32 milj globoko: ti dolgotrajni potresi se običajno pripisujejo vibracije Nastane zaradi gibanja tekočin, vključno z magmo. Glavnina seizmičnosti je izvirala iz območja 22 do 27 milj globoko. Ti vulkansko-tektonski potresi – tisti, ki nastanejo, ko se prelom znotraj vulkanskega območja premakne in se kamnine lomijo – so predstavljali številne skoraj vodoravne ploščate strukture, nekatere med njimi štiri milje dolge in tri milje široke.
V različnih časih so znanstveniki zaznali povečanje seizmične aktivnosti znotraj različnih listov. Skupina je domnevala, da so te plošče tesnila, žepi magme, katerih lastno ropotanje je sledilo staljeni kamnini navzgor od nižjega območja, napolnjenega s tekočino, bližje vrhu plašča.
iščejo globoko povezavo
Ta novi 3D zemljevid ključnega odseka komunikacijskega sistema v zraku je “izjemen”, je dejal Jackie Caplan-Auerbach, vulkanski seizmolog na univerzi Western Washington, ki ni bil vključen v novo študijo. Po njenih besedah je “grozljivo kul”, da znanstveniki ne morejo le videti tega prej skritega srca, ampak tudi občutiti krče ventriklov.
Zdi se, da ima prvi kompleks storža, kot ga strokovno imenujemo srce, več arterij, ki izhajajo iz njega. Velik prehod, zaznamovan s potresi, ki lomijo skale, vodi v enega od plitvih rezervoarjev magme v Kilauei. Morda ni naključje, da je leta 2019 na pragovnem kompleksu začelo neprenehoma grmeti. Med izbruhom leta 2018 je bil Kilauea izvržen iz znatnega dela svoje plitke zaloge magme, zaradi česar je pritisk padel. V odgovor je bila magma posesana v prag, da bi izenačila pritisk. Podobni dogodki so se zgodili med Kilaueo. Kratek izbruh 2020,
Nadaljnje delo lahko pomaga rešiti kontroverzno vprašanje, ali sta Kilauea in Mauna Loa, ki sta razmeroma blizu površja soseda, nekako so povezani na veliki globini. Do danes obstaja malo trdnih dokazov za to hipotezo in strokovnjaki se na splošno strinjajo, da obstajata dva vulkana. huh V veliki meri neodvisen drug drugega
Nova študija tega soglasja še ne ovrže. Prikazuje še eno glavno žilo kompleksa pragov, ki je spet označena s potresi, ki lomijo skale, in vodi proti Mauna Loi. Vendar se ustavi pri velikem vodoravnem prelomu in ne doseže enega od plitvih rezervoarjev magme Mauna Loa.
Prav tako ni gotovo, da magma prehaja skozi katero od teh poti. To se bo spremenilo, če bo prihodnje delo razkrilo dolgotrajne potrese – kar kaže na prisotnost tekočine, verjetno magme.
“Rezultati so presenetljivi,” je dejal diana roman, geofizik na Carnegie Institution for Science v DC, ki ni bil vključen v študijo. Toda “še vedno ni jasno, ali magma, ki je vdrla v Pahalo, neposredno hrani izbruhe Mauna Loa in Kilauea.”
Tudi Rimljani so prvi preučevali potrese. njeno soavtorstvo 2021 papir ugotovili, da so rezultat magme, ki je vdrla v globino in povzročila istočasno turbulenco v Mauna Loi in Kilauei, tako da je stisnila obe spodnji vodovodni omrežji. Nova študija podpira ta pojem posrednega odnosa. Toda tudi s to začrtano magmatsko mrežo je še prezgodaj, da bi rekli bolj jasno povezavo.
Kljub temu velik del havajskega podzemlja ostaja neraziskanega, je dejal Ross, in morda še vedno najdemo več magmatskih arterij.
“Kaj je še zunaj, kar ne sveti?” rekel je. Kadarkoli se peklensko podzemlje Havajev znova močno trese, se ekipa Caltecha pripravi, da ga osvetli v upanju, da bo razkrila, kaj je še skrito.
