Ученые разработали методику наблюдения микросейсмических волн, которые генерируются процессами в атмосфере и в океанах. Несмотря на слабость сигналов, они успешно преодолевают Землю насквозь и регистрируются чуткими сетевыми сейсмометрами.
Согласно новому исследованию Австралийского национального университета, обнаружение энергетических сигналов зимних штормов в Северной Атлантике, проходящих через ядро Земли, может помочь лучше понять строение нашей и других планет Солнечной системы. Исследование опубликовано в журнале Seismological Research Letters.
Сейсмологи Австралийского национального университета использовали две спиральные сейсмографические сети размером 50 на 50 километров в Австралии для обнаружения слабых сейсмических волн, которые изначально генерируются циклонами в Северной Атлантике. Они проходят через кору, мантию и ядро Земли в Австралию и могут регистрироваться наряду с обычными сейсмическими возмущениями, которые возникают при землетрясениях и других энергетически эффективных, но кратковременных событиях в недрах Земли. В ходе исследования были выявлены два ключевых региона на южной оконечности Гренландии и в районе острова Ньюфаундленд, которые стали своего рода резонаторами сигналов, генерируемых массами океанской воды.
Ученые использовали уникальное оборудование: две спиральные группы сейсмометров, которые они тщательно спроектировали и установили в безлюдном районе Квинсленда и Западной Австралии. Затем они проанализировали микросейсмические сигналы с помощью суперкомпьютера Австралийского национального университета. Вычисления показали, что источником колебаний были штормовые океанские волны в Северной Атлантике, передавшие энергию на огромное расстояние через мантию и ядро Земли. Авторы предложили ввести в обиход понятие «микросейсмический шум» — явление, при котором сейсмические волны возникают в результате взаимодействия между атмосферой или океаном и твердой поверхностью Земли.
Исследователи объединили данные за несколько дней, чтобы определить регионы, где сигналы были наиболее сильными, и получили представление об источнике и передаче сейсмических волн. Сигналы очень слабые по амплитуде и часто находятся ниже порога наблюдения одного датчика, что требует специальных инструментов для их регистрации, размещенных в отдаленных и «спокойных» частях Австралийского континента. Изолированное географическое положение Австралии делают ее идеальным местом для наблюдения.
На распространение микросейсмических волн влияет множество факторов: активность или интенсивность циклона в разные периоды года, глубина океана, форма океанического дна, расстояние до источника, диапазон частот, на которых ведется наблюдение, типы датчиков.
Северо-Атлантический океан сейсмически активен сам по себе, но типы землетрясений и их обычно небольшая магнитуда затрудняют изучение глубинного строения Земли с помощью традиционных методов.
Наше исследование рассматривает микросейсмические явления в качестве альтернативного источника данных для изучения структуры Земли. Сигналы сложны, они различаются в зависимости от источника и приемника и требуют эффективных методов и современной инфраструктуры наблюдений, включая нашу сеть сейсмометров на суше и на дне океана.
Источник