De aarde verbergt enkele van de meest indrukwekkende bergketens diep in haar mantel.
Onze planeet bestaat uit drie basislagen - de korst, waarop 7,7 miljard mensen en bijna 9 miljoen andere soorten leven; zijn mantel, die grotendeels uit massief gesteente bestaat, maakt 84 procent uit van het volume van onze planeet en drijft vulkanen en aardbevingen aan; en de kern, die een stabiel magnetisch veld rond onze aardbol voedt.
Maar tussen deze verschillende lagen zit nog meer gedetailleerde anatomie. Het verdelen van de mantel in de bovenste en onderste lagen is de overgangszone, met als diepste deel de zogenaamde 660 kilometer lange grens. En nu hebben geologen ontdekt dat deze grens veel bergen verbergt, rapporteerden onderzoekers in een nieuwe studie gepubliceerd op 14 februari in het tijdschrift Science.
Deze bergen zijn ruiger, met grote hoogteverschillen, dan de gebieden die we aan de oppervlakte kennen, zoals de Rockies en Appalachen, volgens een verklaring van de Princeton University.
Om de wetenschappers deze bergen te laten ontdekken, begraven zo'n 410 mijl onder de oppervlakte, moest onze planeet veel schudden.
In een internationale samenwerking tussen Princeton University en het Institute of Geodesy and Geophysics in China, analyseerden wetenschappers gegevens van een aardbeving met een kracht van 8,2 die Bolivia in 1994 schokte.
Sterke aardbevingen kunnen schokgolven door het binnenste van de planeet sturen, soms door de kern, helemaal naar de andere kant en weer terug, volgens de verklaring. Seismologen kunnen de intensiteit van de golven op verschillende punten op het oppervlak volgen terwijl deze schokken heen en weer stuiteren.
Seismische golven veranderen afhankelijk van wat ze raken; terwijl ze dwars door gladde rotsen reizen, verspreiden de golven zich wanneer ze grenzen of enige vorm van ruwheid raken. Seismologen aan de oppervlakte kunnen detecteren hoeveel golven zich verspreiden en die gegevens gebruiken om erachter te komen wat zich onder de oppervlakte bevindt.
In de nieuwe studie hebben de onderzoekers een simulatie gemaakt van hoe de bovenkant van de overgangszone en de bodem (de 660 km-grens) in de mantel eruit zagen. Hoewel ze ontdekten dat de grens ruwheid bevatte, is het onduidelijk of de bergen groter zijn dan die we kennen op het oppervlak van de planeet.
Vergelijkbaar met wat er op het aardoppervlak wordt gevonden, varieerde de topografie aan die grens behoorlijk, vonden de onderzoekers. Bovendien vonden ze helemaal bovenaan deze zone, op ongeveer 410 kilometer naar beneden (255 mijl), heel weinig ruwheid.
Door te ontdekken waarom deze grenslaag er zo uitziet, kunnen wetenschappers begrijpen hoe de planeet is gevormd en hoe deze nu functioneert, aldus de verklaring. Het is onduidelijk of de boven- en ondermantel gemengd zijn of onafhankelijk van elkaar blijven, elk met zijn eigen chemische samenstelling. Jarenlang hebben geologen gedebatteerd of deze overgangszone de vermenging van de bovenste en onderste mantel verhindert.
Maar de nieuw gevonden topografie zelf zou inzicht kunnen geven in de vraag of de twee zich vermengen. De gladdere delen van de grens zouden het gevolg kunnen zijn van het mengen van de twee lagen, terwijl de ruwere gebieden hadden kunnen ontstaan omdat ze op die plekken niet zo goed konden mengen, waardoor afzettingen ontstonden, aldus de onderzoekers.
De afzettingen zelf kunnen afkomstig zijn van rotsen die lang geleden vanuit de korst in de mantel zijn gemigreerd en nu rusten nabij de grens van 660 km, mogelijk direct eronder of er recht boven, aldus de verklaring.
"Aangezien we alleen seismische golven die door de aarde reizen in zijn huidige staat kunnen aannemen, kunnen seismologen niet helpen hoe het binnenste van de aarde de afgelopen 4,5 miljard jaar is veranderd", bestudeert co-auteur Jessica Irving, een geofysicus in Princeton, zei in de verklaring. 'Het opwindende aan deze resultaten is dat ze ons nieuwe informatie geven om het lot te begrijpen van oude tektonische platen die in de mantel zijn neergedaald, en waar nog oud mantelmateriaal zich zou kunnen bevinden.'
