دانشمندان با استفاده از تحلیل مجدد دادههای لرزهای دو دهه اخیر و به کارگیری یادگیری ماشین، موفق به شناسایی بیش از ۵۰۰ زمینلرزه ناشناخته در عمق یخهای جنوبگان شدهاند.
جنوبگان به مدت طولانی به عنوان یکی از آرامترین مناطق زمین از نظر فعالیت لرزهای شناخته میشد. تصور عمومی بر این بود که به دلیل پوشش یخی ضخیم و فاصله زیاد از مرزهای صفحات تکتونیکی، این قاره تقریباً فاقد زمینلرزههای قابل توجه است. اما یک پژوهش جدید نشان میدهد که این برداشت نادرست است.
دانشمندان با استفاده از روشهای یادگیری ماشین، دادههای لرزهای ثبت شده توسط ۴۹ ایستگاه لرزهنگاری را مجدداً تحلیل کردند. این دادهها مربوط به دو دوره زمانی از سال ۲۰۰۱ تا ۲۰۰۴ و همچنین از ۲۰۱۲ تا ۲۰۱۵ بودند. در زمان ثبت اولیه دادهها، به دلیل محدودیتهای روشهای تحلیلی، برخی از زمینلرزههای کوچک یا پنهان شناسایی نشده بودند.
به گزارش خبرنگار پایگاه خبری، نتیجه این بازتحلیل گسترده، شناسایی بیش از ۵۰۰ زمینلرزه ناشناخته در عمق حدود ۱۰۰ تا ۱۵۰ کیلومتری زیر یخچال عظیم دیوید بود. این یخچال طبیعی حدود ۱۱۰۰ کیلومتر امتداد دارد و یکی از مسیرهای اصلی تخلیه یخ از شرق جنوبگان به سمت اقیانوس به شمار میرود. بر اساس دادههای زمینشناسی، یخچال دیوید حدود چهار درصد از یخپوشش شرق جنوبگان را به دریا منتقل میکند و در چند هزار سال اخیر روند نازک شدن یخ در آن مشاهده شده است.
در جنوبگان، زمینلرزههای میانعمق نه در مرز صفحات تکتونیکی، بلکه در داخل یک صفحه و در فاصلهای دور از هرگونه مرز شناختهشده رخ میدهند. در علم لرزهشناسی، زمینلرزههایی که در عمق بیش از ۸۰ کیلومتری سطح زمین رخ میدهند، به عنوان زمینلرزههای متوسط یا میانعمق شناخته میشوند. این نوع زلزلهها معمولاً در شرایط خاص زمینشناسی به وجود میآیند و در حالت عادی تقریباً فقط در مرز بین صفحات تکتونیکی دیده میشوند؛ به ویژه در نواحی فرورانش، که در آن یک صفحه از پوسته زمین به زیر صفحه دیگری فرو میرود. این مناطق به طور کلی از فعالترین و زلزلهخیزترین بخشهای کره زمین محسوب میشوند.
نتایج پژوهش نشان میدهد که در جنوبگان شرایط متفاوت است. در این منطقه، زمینلرزههای میانعمق نه در مرز صفحات تکتونیکی، بلکه در داخل یک صفحه و در فاصلهای دور از هرگونه مرز شناختهشده رخ میدهند. این الگو با مدلهای رایج تکتونیک صفحهای همخوانی ندارد و نشان میدهد که عوامل دیگری، نظیر تنشهای ناشی از تفاوت دمایی و ساختاری در لایههای زیر یخ، میتوانند در ایجاد این زمینلرزهها نقش داشته باشند.
زمینلرزههای عمیق به دلیل خمشدن و تغییر شکل زمین در مرز بین شرق و غرب جنوبگان، زیر یخچال طبیعی دیوید رخ میدهند. به گفته لانگ هو، زمینشناس دانشگاه آلاباما و نویسنده اصلی مطالعه، این زلزلهها در محل برخورد دو نوع سنگکره متفاوت ایجاد میشوند: از یک سو پوسته سرد و سخت شرق جنوبگان و از سوی دیگر سنگهای گرمتر و نرمتر زیر غرب جنوبگان. این اختلاف دما و جنس سنگها باعث ایجاد تفاوت در استحکام و رفتار مکانیکی زمین در این ناحیه میشود.
در چنین شرایطی، تنشهای مکانیکی در مرز ناحیه تجمع پیدا میکنند. علاوه بر آن، مواد گرم و سبکتر در بخش بالایی گوشته (لایهای از زمین زیر پوسته) میتوانند به سمت بالا حرکت کرده و باعث بالا آمدن و خم شدن بخشهایی از پوسته شوند. این خمیدگی و فشار تدریجی در نهایت به آزادشدن انرژی به شکل زمینلرزه منجر میشود.
شدت زمینلرزههای کشفشده بین ۱٫۶ تا ۳٫۵ ریشتر برآورد شده است؛ یعنی زلزلههایی ضعیف تا خفیف که معمولاً برای انسان یا اکوسیستم سطحی خطر مستقیمی ایجاد نمیکنند، اما برای درک ساختار زمین در زیر یخها بسیار مهم هستند.
دانشمندان تأکید میکنند که کشف تعداد زیاد چنین زلزلههایی در عمق و درون یک صفحه تکتونیکی، کاملاً غیرمنتظره بوده است. با این حال، احتمال دارد چنین پدیدههایی در نقاط دیگر جهان نیز رخ دهند اما به دلیل کمبودن شدت آنها، تاکنون از دید ابزارهای سنتی پنهان مانده باشند. در این میان، هوش مصنوعی میتواند با بازبینی دادههای قدیمی، این رخدادهای نامرئی را آشکار کند.
نتایج همچنین نشان میدهد که جنوبگان برخلاف تصور گذشته، از نظر لرزهای قارهای کاملاً «خاموش» نیست. ریچارد آلی، یخچالشناس دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا که در پژوهش حضور نداشته است، میگوید تصور نبود زلزله در جنوبگان بیشتر ناشی از نبود ابزارهای دقیق برای ثبت و تحلیل آنها بوده، نه نبود واقعی زمینلرزهها. زمینلرزههای شناساییشده به اندازهای قوی نیستند که بتوانند یخپوشش جنوبگان یا اکوسیستم آن را تهدید کنند. بنابراین، از نظر خطر مستقیم، نگرانی فوری ایجاد نمیکنند.
با این حال، پرسشهای مهمی همچنان باقی مانده است. برای مثال، چرا فعالیت لرزهای در اطراف یخچال دیوید متمرکز شده و در سایر بخشهای کوهستانی منطقه پراکنده نیست؟ یکی از فرضیهها این است که تاریخچه رشد و عقبنشینی یخچالها، یا فرسایش طولانیمدت یخها در این ناحیه، ممکن است نقش مهمی در شکلگیری این الگوی غیرعادی داشته باشد.
پژوهشگران قصد دارند در مطالعات آینده بررسی کنند که چگونه وزن عظیم صفحه یخی جنوبگان میتواند خود به عنوان عامل مؤثر در ایجاد یا تغییر زمینلرزهها عمل کند و همچنین تغییرات آینده یخها چه اثری بر فعالیت لرزهای زیر سطح قاره خواهد داشت.
پژوهش در ژورنال Science منتشر شده است.
