معمای ۱۰۰ ساله زلزله‌های عمیق بالاخره رمزگشایی شد

"زانتیپی مارکنسکوف" استاد مهندسی دانشکده مهندسی "کالیفرنیا سن دیگو جیکوبز" رمز و راز مربوط به زمین‌لرزه‌های عمیق را که از زمان کشف اولین مورد از آن‌ها در دهه ۱۹۲۰ همواره جامعه علمی را گیج کرده است، حل کرد.

دانشمندان در دهه ۱۹۲۰ میلادی یک پدیده مرموز را کشف کردند که در زیر پوسته زمین اتفاق می‌افتد، حال آنکه طبق آخرین معلومات علمی، زمین‌لرزه‌ها در مناطقی رخ می‌دهند که نباید امکان آن وجود داشته باشد.

این زمین‌لرزه‌های مرموز در عمق ۴۰۰ تا ۷۰۰ کیلومتری زیر سطح زمین سرچشمه می‌گیرند و با بزرگای ۳.۳ در مقیاس ریشتر ثبت شده‌اند.

این زمین‌لرزه‌های مرموز و عمیق که تحت شرایط فشار فوق‌العاده زیاد در گوشته زمین ایجاد می‌شوند و به اصطلاح " زمین لرزه متمرکز عمیق" نام گرفته‌اند، اولین بار در سال ۱۹۲۹ کشف شدند.

دانشمندان قبلاً گفته بودند که محیط پرفشار در اعماق سطح زمین ممکن است باعث انفجار و منجر به زمین‌لرزه‌های عمیق شود. با این حال آن‌ها نتوانستند شواهد کافی برای پشتیبانی از این نظریه پیدا کنند.

"مارکنسکوف" در مطالعه جدید خود همراه با شواهد فراوانی که از طریق مدلسازی رایانه‌ای ارائه شده است، به توضیح جدیدی برای این "زمین‌لرزه‌های متمرکز عمیق" رسیده است.

در سال‌های اخیر فناوری‌های پیشرفته به طور فزاینده‌ای در درک و شناخت زمین‌لرزه‌ها نقش داشته‌اند. به عنوان مثال می‌توان از سیستم تشخیص هوش مصنوعی "استنفورد" برای پیش‌بینی زمین‌لرزه‌ها در آینده استفاده کرد. در عین حال، مأموریت ماهواره‌ای "GOCE" آژانس فضایی اروپا اندازه‌گیری دقیق گوشته فوقانی و پوسته زمین را بر اساس جاذبه زمین ارائه داده است که به تشخیص و پیش‌بینی زلزله‌ها کمک می‌کند.

تحقیق "مارکنسکوف" ریشه در این واقعیت شناخته شده دارد که محیط پرفشار ۴۰۰ تا ۷۰۰ کیلومتری زیر سطح زمین باعث می‌شود که سنگی موسوم به "اولیوین" (olivine) در فرآیندی که تا حدودی شبیه به تبدیل زغال سنگ به الماس در شرایط فشار شدید است، به نوع متراکم‌تری از سنگ به نام "اسپینل" (spinel) تبدیل شود.

این تبدیل به سنگ "اسپینل" منجر به کاهش حجم سنگ به دلیل محیط پرفشار می‌شود. این فرآیند که به اصطلاح "فروریختگی حجم" (volume collapse) نامیده می‌شود با تحرک گسل که به عنوان علت اصلی زمین‌لرزه‌های متمرکز عمیق شناخته می‌شود، مرتبط است.

"مارکنسکوف" با استفاده از مدل‌ها و شبیه‌سازی‌های ریاضی به این نتیجه رسید که زمین‌لرزه‌های با تمرکز عمیق به دلیل تاثیرات فشار زیاد در ترکیب با تغییر حجم در حین "فروریختگی حجم" رخ می‌دهند.

وی در پاسخ به این سوال که احساس وی در مورد یافته‌های پیشگامانه خود چیست، گفت: احساس می‌کنم با طبیعت پیوند خورده‌ام و زیبایی نحوه کار طبیعت را کشف کرده‌ام.

این مطالعه جدید به زمینه رو به رشد تحقیقات در مورد ریشه‌ها و تأثیرات زمین‌لرزه‌هایی که توسط شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای که توسط سریع‌ترین ابررایانه جهان موسوم به "فوگاکو" تولید می‌شوند، می‌افزاید.

این مطالعه در مجله Mechanics and Physics of Solids منتشر شده است.