Исследователи из США, Китая и Эквадора, чья работа опубликована в журнале Scientific Reports, использовали для изучения внутреннего строения Земли не стационарную сеть сеймографов, а плавающих в океане подводных роботов. За счет использования этих аппаратов они получили возможность регистрировать сейсмические волны не только на суше, но и в океане, что, в свою очередь, дало гораздо более детальное изображение.
Каждый из девяти роботов в сети MERMAID (от Mobile Earthquake Recording in Marine Areas by Independent Divers; также совпадает с mermaid, «русалка») был оснащен микрофоном, реагирующим на создаваемый подводным землетрясением низкочастотный шум. Обнаружив сигнал, робот записывал его в память, всплывал на поверхность, определял при помощи спутниковой навигационной системы свои координаты и передавал собранную информацию, после чего опять погружался на полтора километра.
Читайте также: Атипичная волна. В ноябре 2018 года по планете прокатилась необычная сейсмическая волна, и ее происхождение до сих пор не объяснено
Фиксируя приход сейсмоволн на датчики, ученые смогли воссоздать трехмерную картину внутренностей планеты на основе того же метода, который широко используется в медицине, — томографии. Таким геологическим томограммам пока что далеко по качеству до медицинских, но геологи вынуждены полагаться на показания довольно разреженной сети сейсмостанций. В пресс-релизе Принстонского университета последнее обстоятельство комментирует один из соавторов, Фредерик Саймон: «Представьте, что рентгенолог вынужден работать с томографом, у которого не хватает двух третей датчиков».
Собранные таким образом за два года данные позволили геологам подтвердить существование под Галапагосскими островами мантийного плюма, медленно поднимающегося от ядра Земли пузыря магмы. Причем новые измерения указывают на то, что поток тепла, переносимый этой магмой, в разы больше выдвигавшихся теоретиками оценок, а это может означать пересмотр устоявшихся представлений о тепловом балансе недр планеты в целом. Исследователи указывают, что роль мантийных плюмов в отводе выделяемого внутри ядра Земли тепла может оказаться гораздо больше, чем принято считать. Но для окончательной расстановки точек над i потребуются новые измерения.
Опыт использования автономных роботов оказался, по словам авторов, столь удачным, что сейчас к запуску готовят следующее поколение подводных сейсмометров. Смонтированные внутри прочного шара и оснащенные аккумуляторами с трехкратно увеличенной емкостью, приборы смогут работать в океане уже не два года, а значительно дольше. Не имея собственных двигателей для целенаправленного движения, они пассивно дрейфуют в толще воды, всплывая лишь для передачи показаний. Теоретически сеть подобных устройств может охватить весь океан и предоставить полную информацию о процессах внутри планеты.
Сейсмометры, регистрирующие волны, возникающие при землетрясениях или иных «ударных» процессах (взрывы, падения метеоритов), остаются на сегодня основным способом заглянуть внутрь Земли, и при этом они же используются на поверхности иных небесных тел. Сейсмометр недавно был успешно установлен на поверхности Марса, а на Луне сеть сейсмостанций оставили после первых пилотируемых полетов, и последующие наблюдения за лунотрясениями от падений метеоритов привели к появлению модели естественного спутника нашей планеты.
Алексей Тимошенко