Zagadkowe trzęsienie ziemi wyjaśnione po latach. Wydarzyło się w zaskakującym miejscu
Prawie 50 lat temu zagadkowe trzęsienie ziemi wstrząsnęło wiedzą naukowców na temat funkcjonowania Ziemi. Przez lata uważano, że to błąd, bo na głębokości, na której miało miejsce epicentrum skały raczej płyną, a nie pękają. Teraz udało się wyjaśnić tę tajemnicę.
Przez blisko pół wieku naukowcy byli przekonani, że to, co zarejestrowały sejsmografy w Utah, było jedynie błędem aparatury lub anomalią, która nie miał prawa się wydarzyć. Wczesnym rankiem 24 lutego 1979 r. pod miasteczkiem Randolph zatrzęsła się ziemia. Choć magnituda wynosiła skromne 3,8, a mieszkańcy niczego nie poczuli, przyrządy wskazały coś niemożliwego - epicentrum znajdowało się aż 90 km pod powierzchnią. Według ówczesnego stanu wiedzy, na tej głębokości trzęsienia ziemi po prostu nie mają prawa występować.
Najnowsze analizy dowodzą jednak, że aparatura się nie myliła, a nasza planeta skrywa głęboko pod stopami procesy, których wciąż nie potrafimy do końca pojąć.
Zagadka, w którą nikt nie chciał uwierzyć
Gdy George Zandt, wówczas młody naukowiec na stażu podoktorskim na Uniwersytecie w Utah, przeanalizował dane z 1979 r., od razu zauważył, że fale sejsmiczne zachowują się nietypowo. Jego obliczenia były jednoznaczne - trzęsienie ziemi miało miejsce około 90 km pod poziomem morza. Ta głębokość oznaczała, że znajdowało się ono znacznie poniżej skorupy ziemskiej i głęboko w górnym płaszczu, w miejscu, gdzie naukowcy zazwyczaj nie spodziewali się występowania trzęsień ziemi.
Duża głębokość wyjaśniała, dlaczego ludzie na powierzchni nie odczuwali tego zjawiska. Przeprowadziłem inną analizę, która przekonała mnie o realności tej głębokości, ale trudno było przekonać innych o wysoce anomalnym trzęsieniu ziemi w płaszczu, które miało miejsce w regionie, w którym nie powinno go być - powiedział Zandt, który później spędził wiele lat na wydziale geologii Uniwersytetu Arizony.
Zandt opublikował krótkie streszczenie dotyczące trzęsienia ziemi w Randolph w magazynie Earthquake Notes, ale odkrycie to nie wzbudziło większego zainteresowania. Odżyło ono dekady później, gdy naukowcy z Uniwersytetu Utah ponownie przejrzeli pierwotne zapisy sejsmiczne.
Teraz zespół pod kierownictwem profesora geologii Keitha Kopera ponownie przeanalizował dane dotyczące przebiegu trzęsienia ziemi z 1979 r., a także dane dotyczące ośmiu innych głębokich trzęsień ziemi, które miały miejsce w północnym stanie Utah i południowo-zachodnim Wyoming.
Analiza potwierdziła, że wszystkie dziewięć zdarzeń miało swoje źródło głęboko pod skorupą ziemską, co stanowi mocny dowód na istnienie zjawiska, które naukowcy nazywają trzęsieniami ziemi w płaszczu kontynentalnym (CME).
Odkrycia zyskały na znaczeniu, gdy 10 września 2025 r. w pobliżu Maeser w Kotlinie Uinta w stanie Utah doszło do kolejnego głębokiego trzęsienia ziemi. Zdarzenie to osiągnęło magnitudę 4,1 i miało miejsce około 68 km pod powierzchnią.
Jego źródło znajdowało się ponad 20 km pod nieciągłością Mohorovičicia, powszechnie zwaną Moho, która wyznacza granicę między skorupą ziemską a leżącym pod nią płaszczem.
Więcej na Spider's Web:
Kiedy skały zachowują się jak ciągnący się karmel
W przeciwieństwie do większości trzęsień ziemi, te głębokie zjawiska zachodzą w środowisku charakteryzującym się ekstremalnym ciepłem i ciśnieniem. Na takich głębokościach skały zazwyczaj odkształcają się powoli, a nie pękają nagle.
To przykład trzęsienia ziemi, które zarodkuje w bardzo nietypowych warunkach: wysoka temperatura, wysokie ciśnienie sprawiają, że prawie cała materia na tej głębokości będzie płynąć. To miejsce bardziej przypomina karmel – powiedział Koper, który kieruje stacjami sejsmograficznymi Uniwersytetu Utah i kiedyś studiował pod okiem Zandta.
Aby określić, gdzie rozpoczynają się trzęsienia ziemi, sejsmolodzy badają czas przemieszczania się różnych fal sejsmicznych zarejestrowanych przez instrumenty na powierzchni. Niewielkie różnice w czasie przybycia pomagają badaczom ustalić źródło trzęsienia ziemi.
Stacje sejsmograficzne Uniwersytetu Utah zachowały dziesiątki lat zapisów sejsmicznych, tworząc cenne archiwum do współczesnych analiz. Student Sean Hutchings wykorzystał to archiwum do badania znanych głębokich trzęsień ziemi i identyfikacji dodatkowych zdarzeń, które wcześniej klasyfikowano jako trzęsienia ziemi w skorupie ziemskiej.
To zagadka z punktu widzenia fizyki fundamentalnej. Jak to możliwe? – powiedział Koper.
Naukowcy odkryli kilka cech, które odróżniają te głębokie trzęsienia ziemi od bardziej znanych zjawisk sejsmicznych. Występują one samotnie, bez wstrząsów wstępnych i wtórnych, powszechnie kojarzonych z płytkimi trzęsieniami ziemi. Koncentrują się one również w pobliżu zachodniej krawędzi kratonu Wyoming i występują w regionach, gdzie temperatury często przekraczają 700 stopni Celsjusza. Kraton to najstarsza, utwardzona część skorupy ziemskiej.
Kraton Wyoming to starożytny, stabilny blok litosfery Ziemi, rozciągający się pod częściami Wyoming i sąsiednich stanów. Koper porównuje kratony do gór lodowych. Zamiast unosić się w oceanie, sięgają one w dół, w głąb płaszcza Ziemi, niczym stępka statku.
Położony między tektonicznie aktywnym zachodnim obszarem Stanów Zjednoczonych a bardziej stabilnym wnętrzem płyty północnoamerykańskiej, kraton Wyoming doświadczył znacznej erozji w ciągu dziejów. W rezultacie jego struktura jest zróżnicowana w całym regionie, a litosfera staje się stopniowo cieńsza w kierunku Idaho i Utah. Niedawno potwierdzone głębokie trzęsienia ziemi mają miejsce w tej strefie przejściowej.
W skali milionów lat płaszcz uderza w kraton, a następnie opływa go. To właśnie ta interakcja, w której przepływ płaszcza jest kierowany wokół tego twardego korzenia kratonowego, powoduje wzrost odkształceń, wzrost deformacji, a także wytwarza dodatkowe naprężenia. Uważamy, że to właśnie prowadzi do tych trzęsień ziemi - powiedział Koper.
Wyniki badań opublikowano w magazynie Geophysical Research Letters.
