Первая искусственная сеть океанических сейсмометров позволит улавливать звуки отдаленных землетрясений

«Представьте, что радиолог вынужден работать со сканером компьютерной томографии, в котором отсутствуют две трети необходимых датчиков. Две трети — это доля Земли, которая покрыта океанами и поэтому не имеет сейсмических станций регистрации. Такова ситуация, с которой сталкиваются сейсмологи, пытающиеся изучать внутренности нашей планеты», — рассказывает профессор Принстонского университета Фредерик Саймонс (Frederik Simons).

Чтобы попытаться решить эту проблему, Саймонс с коллегами разработал сейсмический датчик нового типа — гидрофон. Земной аналог гидрофона, геофон, обычно используется при съемках недр Земли. Оба типа датчиков, по сути, представляют собой точный микрофон, способный улавливать звуки отдаленных землетрясений, то есть воспринимать акустическую энергию от землетрясений. Разработанное устройство ученые снабдили GPS и датчиками температуры и солености воды и установили на платформе, называемой MERMAID (Mobile Earthquake Recording in Marine Areas by Independent Divers).

Полученные приспособления могут погружаться на глубину до трех тысяч метров и легко запускаются даже с коммерческих или любительских судов. Они пассивно дрейфуют — обычно на глубине порядка полторы тысячи метров, — и всякий раз, когда они обнаруживают землетрясение, быстро поднимаются на поверхность, чтобы с помощью GPS передать ученым данные через спутник. MERMAID — первые морские приборы, способные передавать сейсмические данные практически в реальном времени. Первая экспериментальная флотилия была запущена в 2017 году, и теперь в руках международной команды исследователей появились первые научные результаты, которые опубликованы в журнале Scientific Reports.

Устройства оказались весьма полезны. Так, они помогли ученым проконтролировать абиссальные течения, притом что это не входило в основную функцию. Более поразительный результат: ученые смогли определить, что вулканы на Галапагосских островах питаются так называемым мантийным шлейфом — магматическим источником глубиной в 1900 километров, соединенным с поверхностными вулканами через узкий канал, который доставляет горячие камни на поверхность.

Помимо заполнения некоторых белых пятен на карте представлений ученых, сеть MERMAID может помочь геофизикам решить одну давнюю загадку о Земле.

«С XIX века, когда лорд Кельвин предсказал, что Земля должна остыть в течение ближайших ста миллионов лет, геофизики никак не могли выяснить причины, благодаря которым Земля поддерживает довольно постоянную температуру более 4,5 миллиарда лет. Это возможно сделать только в том случае, если бы некоторое количество первоначального тепла от его скопления и то, что создавалось с тех пор радиоактивными минералами, могло оставаться запертым внутри нижней мантии. Но большинство моделей Земли предсказывают, что мантия должна энергично конвектировать и выпускать это тепло гораздо быстрее. Наши результаты эксперимента на Галапагосских островах указывают на альтернативное объяснение: нижняя мантия может противостоять конвекции и вместо этого выводить тепло на поверхность только в форме мантийных плюмов — таких, как те, что создают Галапагосские острова и Гавайи», — объясняют исследователи.