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O mistério da velocidade das ondas sísmicas: revelando a estrutura oculta do interior da Terra!
A estrutura de velocidade das ondas sísmicas reflete as propriedades internas da Terra e de outros planetas, incluindo composição do material, densidade, porosidade e temperatura. Os geofísicos contam com a análise e interpretação da estrutura de velocidade na exploração de recursos, na sismologia e para obter uma compreensão mais profunda do desenvolvimento geológico da Terra.
"Teorias sismológicas maduras e novos dados nos deram uma compreensão mais completa da estrutura do interior da Terra."
História
Desde o advento da sismologia moderna, houve avanços significativos em nossa compreensão da estrutura de velocidade das ondas sísmicas. A invenção do sismômetro no século XIX estimulou a pesquisa sistemática e tornou possível o registro e a análise de ondas sísmicas.
Avanços do século XX
No século XX, avanços importantes foram feitos na sismologia. Por exemplo, em 1909, Andrea Mohorovich identificou uma importante fronteira dentro da Terra chamada descontinuidade de Mohorovich, que representa a divisão entre a crosta e o manto e é acompanhada por um aumento significativo na velocidade das ondas sísmicas. Nas décadas seguintes, a coleta e a compreensão de dados de terremotos avançaram drasticamente à medida que uma rede global de sismógrafos padronizados foi estabelecida.
Progresso no século XXI
A pesquisa no século XXI se concentrou em uma modelagem mais precisa da estrutura de velocidade interna da Terra, especialmente as propriedades do núcleo interno e o desenvolvimento de tecnologias como imagens acústicas, tornando possíveis modelos detalhados da estrutura interna da Terra.
Princípios da estrutura de velocidade
O estudo da estrutura da velocidade das ondas sísmicas revela sistematicamente a composição material e o estado físico do interior da Terra. Variações nas velocidades das ondas são afetadas pela densidade e pelo estado do material, o que nos diz como funciona a estrutura profunda da Terra.
"As ondas P viajam através de toda a matéria, enquanto as ondas S passam apenas pela matéria sólida, o que lhes confere papéis diferentes para nos ajudar a entender a estrutura da Terra."
Estrutura de velocidade da Terra
As ondas sísmicas viajam em velocidades diferentes em diferentes camadas da Terra, e essas variações estão intimamente relacionadas à temperatura, composição e pressão correspondentes. As características estruturais da Terra incluem descontinuidades sísmicas distintas, que representam mudanças na composição mineral ou no estado físico.
Crosta terrestre
As velocidades das ondas P e S da crosta terrestre variam de 6,0 a 7,0 km/s e 3,5 a 4,0 km/s, respectivamente. As velocidades sísmicas na crosta terrestre tendem a aumentar com a profundidade, principalmente devido ao aumento da pressão, o que torna o material mais denso.
Manto superior
A velocidade média da onda P no manto superior é de 7,5-8,5 km/s e a velocidade da onda S é de 4,5-5,0 km/s. O aumento da velocidade sísmica é principalmente atribuído ao aumento da pressão.
Manto Inferior
A velocidade média da onda P no manto inferior varia de 10 a 13 km/s, enquanto a velocidade da onda S varia de 5,5 a 7,0 km/s. O aumento da velocidade nessa camada se deve principalmente ao ambiente de pressão mais forte.
Núcleo externo e núcleo interno
A velocidade média da onda P do núcleo externo é de 8,0-10 km/s, enquanto a onda S não pode se propagar, indicando seu estado fluido; enquanto a velocidade média da onda P do núcleo interno é de cerca de 11 km/s. s e a onda S é de 3,5 km/s. /s, o que mostra que o interior é composto de um sólido de alta densidade.
"A anisotropia do núcleo interno faz com que a velocidade das ondas sísmicas varie dependendo da direção em que viajam, sugerindo que a rotação da Terra também tem um efeito no alinhamento dos cristais do núcleo."
Estruturas de velocidade de outros planetas
Além da Terra, as estruturas de velocidade da Lua e de Marte também foram amplamente estudadas. Os registros de velocidade das ondas sísmicas lunares vêm principalmente dos dados da missão Apollo, enquanto os dados sísmicos marcianos vêm principalmente da missão InSight.
Estrutura de velocidade da lua
A crosta lunar tem cerca de 60 km de espessura, com velocidades de ondas P variando de 5,1 a 6,8 km/s e velocidades de ondas S variando de 2,96 a 3,9 km/s. As diferenças nas camadas internas fazem com que a velocidade varie significativamente em diferentes profundidades.
Estrutura de velocidade de Marte
A espessura da crosta de Marte é de 10 a 50 km, e as velocidades das ondas P e S estão entre 3,5 a 5 km/s e 2 a 3 km/s, respectivamente. À medida que a profundidade aumenta, o aumento da pressão também faz com que a velocidade aumente.
Planos futuros
Atualmente, a exploração sísmica de outros corpos no espaço é relativamente limitada. No entanto, espera-se que futuras missões espaciais estendam esses estudos para um alcance maior, fornecendo insights sobre outros tipos de planetas em nosso sistema solar e suas estruturas internas.
Depois de entender as várias complexidades da estrutura da velocidade das ondas sísmicas, quanto conhecimento novo podemos obter sobre esses mundos subterrâneos ocultos?
