Σε ορισμένα τμήματα του εσωτερικού της Γης, τα σεισμικά κύματα ταξιδεύουν με διαφορετικές ταχύτητες, ανάλογα με την κατεύθυνση προς την οποία κινούνται μέσα από τα στρώματα των πετρωμάτων. Αυτή η ιδιότητα είναι γνωστή ως σεισμική ανισοτροπία και μπορεί να προσφέρει σημαντικές πληροφορίες για το πώς παραμορφώνεται το πυριτικό πέτρωμα του μανδύα — ιδιαίτερα στα βαθύτερα στρώματά του. Αντίθετα, περιοχές στις οποίες τα σεισμικά κύματα ταξιδεύουν με την ίδια ταχύτητα προς όλες τις κατευθύνσεις θεωρούνται ισότροπες.
Στα κατώτερα 300 χιλιόμετρα του μανδύα, γνωστά ως στρώμα D, η ανισοτροπία ενδέχεται να προκαλείται από λοφία μανδύα (mantle plumes) ή τη ροή του μανδύα που αλληλεπιδρά με τα άκρα των περιοχών χαμηλής ταχύτητας διάτμησης — τεράστιων, πυκνών και θερμών «μαζών» (BLOBs – Big Lower-mantle Basal Structures) που βρίσκονται στη βάση του μανδύα, ακριβώς πάνω από τον πυρήνα. Παραμένουν πολλά ερωτήματα σχετικά με το ιξώδες, την κίνηση, τη σταθερότητα και το σχήμα αυτών των μαζών, καθώς και για το πώς μπορούν να επηρεαστούν από τους πίδακες του μανδύα και τη διαδικασία της καταβύθισης.
H εξήγηση της μελέτης
Ο Roy και η ομάδα του χρησιμοποίησαν το ASPECT (ένα λογισμικό μοντελοποίησης μεταφοράς θερμότητας του μανδύα σε 3D), και τον κώδικα προσομοίωσης ECOMAN, (έναν κώδικα προσομοίωσης δομής του μανδύα), για να εξετάσουν τα βάθη του μανδύα. Τα αποτελέσματά τους δημοσιεύτηκαν στο Geochemistry, Geophysics, Geosystems.
Οι ερευνητές δοκίμασαν πέντε διαφορετικές διαμορφώσεις μοντέλων, μεταβάλλοντας το ιξώδες και την πυκνότητα των BLOBs, με στόχο να δουν ποια παραμετροποίηση αναπαράγει καλύτερα την παρατηρούμενη σεισμική ανισοτροπία.
Οι επιστήμονες αντιμετώπισαν τις BLOBs ως περιοχές με ιδιαίτερη χημική σύσταση, που σχηματίζονται από ένα στρώμα πάχους περίπου 100 χιλιομέτρων στη βάση του μανδύα. Τα μοντέλα τους προσομοίωσαν τον τρόπο με τον οποίο σχηματίστηκαν τα λοφία μανδύα τα τελευταία 250 εκατομμύρια χρόνια, περίοδο κατά την οποία συνέβησαν γεγονότα όπως η απόσχιση της Παγγαίας, η διάνοιξη του Ατλαντικού και η εξέλιξη των διαφόρων ζωνών καταβύθισης.
Σύμφωνα με την μελέτη, η καλύτερη εξήγηση για την παρατηρούμενη σεισμική ανισοτροπία οφείλεται στο γεγονός ότι οι BLOBs είναι κατά 2% πυκνότερες και 100 φορές πιο ιξώδεις από τον περιβάλλοντα μανδύα.
Αυτό συμφωνεί με τα πρότυπα ανισοτροπίας που έχουν καταγραφεί στα σεισμικά δεδομένα. Τα λοφία μανδύα φαίνεται να σχηματίζονται κυρίως στα όρια των BLOBs, όπου η έντονη παραμόρφωση προκαλεί ισχυρή ανισοτροπία.
