När allt är tyst utmanar jorden en mystisk hum

Om du stängde av alla videospel, bilstereo och tv på planeten, och om alla höll andan och inte gjorde en titt, skulle det fortfarande vara ett ljud, men du kunde inte precis höra det. Du kanske inte vet det, men jorden utsänder alltid en låg humör, vilka geofysiker kallar fritt oscillation av jorden. I en nyligen genomförd studie har geofysiker mätt jordens bakgrundsbro på havsbotten för första gången. Det stämmer, jorden gör ständigt ständigt, även när det inte rubbar eller spricker.

Visst, vår planet upplever jordbävningar som ett resultat av rörelsen av jordens tektoniska plattor, som flyter runt på manteln och kolliderar, skjupar och drar från varandra. Men denna mer subtila vibration, vars källforskare har försökt spåra i över 50 år, är inte så våldsam som dessa mer kända seismiska styrkor.

I en studie publicerad 14 november i Geofysiska forskningsbrev, ett internationellt team av europeiska geofysiker, ledd av Martha Deen, en geofysik Ph.D. student vid Paris Institut för Jordfysik i Paris, Frankrike, rapporterar att de har använt seismometrar längst ner i Indiska oceanen för att göra de första direkta observationerna av jordens hum från havets botten.

Detta är viktigt av ett antal skäl. För det första är det en stor sak att de mäter en signal från havsbotten. Medan forskare tidigare har mätt denna bakgrundsvibration på land täcker oceanen 70 procent av jorden, så om seismologer vill studera detta fenomen, måste de räkna ut hur man gör det i havet.

Detta leder till den andra anledningen till att denna upptäckt är signifikant: Det är verkligen svårt att få en ren läsning av hummen från havsbotten. Mätning av bakgrundsmassan är komplicerat eftersom havet, som ständigt rör sig, skapar massor av oönskade ljud. Därför måste Deen och hennes kollegor använda signaler från flera seismometrar som de hade placerat längst ner i Indiska oceanen och ta bort allt ljud från vågor, jordbävningar och andra glitch-signaler.

Efter all denna korrigering lämnades de med en signal som hums med en period på mer än 30 sekunder. Det betyder att varje våg uppträder var 30: e sekund eller mer, jämfört med en A-mitt på ett piano, som har en tidsperiod på 0,00227 sekunder. För att uttrycka det enkelt, ger jordens fria svängning ett otroligt lågfrekvent ljud, varför vi inte har en inspelning som vi kan höra.

Även om vi inte kan höra det är det dock viktigt. Registrering av signalen är ett viktigt steg mot att bestämma vad som faktiskt producerar det. Hypoteser för vad som orsakar hummen inkluderar atmosfärstörningar och havsvågor, men hittills finns det inget slutgiltigt svar. Denna studie kan hjälpa till att bana väg för en.

"Jorden är ständigt i rörelse, och vi ville observera dessa rörelser eftersom fältet skulle kunna dra nytta av att ha mer data", säger Deen i ett uttalande från American Geophysical Union.

Abstrakt: Jordens hum är permanenta fria oscillationer av jorden inspelad i frånvaro av jordbävningar, vid perioder över 30 s. Vi presenterar de första observationerna av dess grundläggande sfäriska egenmoder på bredbands havsbotten seismometrar (OBS) i Indiska oceanen. Vid havsbotten överskuggar effekterna av havets infragravitetsvågor (överensstämmelse) och havsflödet (tilt) över hummen. I vårt experiment påverkas data också av elektroniska störningar. Vi tar bort dessa signaler från det seismiska spåret genom att subtrahera genomsnittsglitch-signaler; utföra en linjär regression och använda frekvensberoende responsfunktioner mellan tryck-, horisontella och vertikala seismiska komponenter. Detta minskar det långa bullret på OBS till nivån på en bra markstation. Slutligen, genom att fönstera autokorrelationen så att den endast omfattar direktankomsten, den första och den andra banan runt jorden, och genom att beräkna dess Fourier-transform, observerar vi tydligt egenmoden vid havsbotten.