Những ngọn núi Đi tới Bài ca Địa chấn của Trái đất

Feb 03 2022
Những ngọn núi có thể trông giống như khắc và tĩnh lặng, nhưng nghiên cứu cho thấy khác. Những con khổng lồ, như Matterhorn, luôn di chuyển, nhẹ nhàng lắc lư qua lại vài giây một lần.
Các nhà nghiên cứu lắp đặt trạm tham chiếu dưới chân núi Matterhorn thuộc dãy Alps của Thụy Sĩ. Jeff Moore / Đại học Utah

Từ quan điểm của con người, những ngọn núi đứng sừng sững và tĩnh lặng, là biểu tượng to lớn của sự bền bỉ và bất động.

Nhưng nghiên cứu mới cho thấy rằng các ngọn núi trên thực tế luôn chuyển động, lắc lư nhẹ nhàng theo nhịp địa chấn xuyên qua Trái đất nơi chúng nghỉ ngơi.

Một nghiên cứu gần đây được công bố trên tạp chí Earth and Planetary Science Letters báo cáo rằng Matterhorn, một trong những ngọn núi nổi tiếng nhất hành tinh, liên tục rung động khoảng hai giây một lần do năng lượng địa chấn xung quanh bắt nguồn từ động đất và sóng biển trên khắp thế giới .

Jeffrey Moore , một nhà địa chất tại Đại học Utah và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Đó là một bài hát thực sự của núi . "Nó chỉ vo ve với năng lượng này, và tần số rất thấp; chúng ta không thể cảm nhận được nó, chúng ta không thể nghe thấy nó. Đó là âm thanh của Trái đất."

Dữ liệu rung động xung quanh liên tục được ghi lại từ đỉnh Matterhorn đã tăng tốc 80 lần để có thể nghe được. Nhà cung cấp hình ảnh: Jeff Moore / Đại học Utah

Ghi âm 'Song of the Mountain'

Mọi vật thể đều "muốn" dao động ở những tần số nhất định tùy thuộc vào hình dạng của nó và cấu tạo của nó (một tính chất được gọi là cộng hưởng ). Các ví dụ quen thuộc bao gồm nĩa điều chỉnh và ly rượu; khi năng lượng của một tần số cộng hưởng chạm vào vật, nó sẽ lắc mạnh hơn. Moore và các đồng nghiệp của ông đưa ra giả thuyết rằng các ngọn núi - như nhà cao tầng, cầu và các cấu trúc lớn khác - cũng rung động theo các cộng hưởng có thể dự đoán được trên cơ sở hình dạng địa hình của chúng.

Nhưng không giống như thế giới kỹ thuật dân dụng, trong đó người ta có thể kiểm tra tần số nào là cộng hưởng bằng cách đặt các máy lắc lớn trên cấu trúc hoặc chờ các phương tiện chạy qua chúng, sẽ không thực tế nếu kích thích một thứ gì đó quá lớn như một ngọn núi.

Thay vào đó, Moore và nhóm cộng tác quốc tế của ông đã tìm cách đo lường tác động của hoạt động địa chấn xung quanh đối với một trong những ngọn núi khắc nghiệt nhất: Matterhorn.

Các nhà nghiên cứu đã đặt tất cả các loại cảm biến trên Matterhorn. Tại đây Jan Beutel được nhìn thấy trong quá trình bảo trì trên mạng cảm biến PermaSense, mạng này liên tục truyền dữ liệu về tình trạng của mặt đá dốc, lớp băng vĩnh cửu và khí hậu.

Nằm trên biên giới của Ý và Thụy Sĩ trên dãy Alps, Matterhorn hình kim tự tháp là ngọn núi được chụp ảnh nhiều nhất trên thế giới . Nó có độ cao gần 15.000 feet (4.500 mét), và bốn mặt của nó quay về các hướng chính.

Các nhà nghiên cứu đã trực thăng lên Matterhorn để thiết lập một máy đo địa chấn chạy bằng năng lượng mặt trời có kích thước gần bằng một "tách cà phê lớn" tại đỉnh núi. Một chiếc khác được đặt dưới ván sàn của một túp lều cách đỉnh núi vài trăm mét, và một phần ba được đặt dưới chân núi để làm tài liệu tham khảo, Samuel Weber , nhà nghiên cứu tại Viện nghiên cứu tuyết và tuyết lở WSL ở Thụy Sĩ cho biết. tác giả chính của nghiên cứu.

Các máy đo địa chấn liên tục ghi lại các chuyển động và cho phép nhóm nghiên cứu trích xuất tần số và hướng của sự cộng hưởng.

Các chuyển động rất nhỏ, theo thứ tự từ nanomet tại đường cơ sở đến milimét trong một trận động đất, Moore nói. "Nhưng nó rất thực. Nó luôn xảy ra."

Các phép đo cho thấy Matterhorn dao động liên tục theo hướng bắc nam với tần số 0,42 hertz, hoặc ít hơn một lần sau mỗi hai giây, và theo hướng đông tây với tần số tương tự.

So sánh chuyển động trên đỉnh núi với các phép đo từ máy đo địa chấn tham chiếu ở chân núi, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng đỉnh núi đang di chuyển nhiều hơn so với chân núi.

Weber nói: “Điều khá ngạc nhiên là chúng tôi đo được chuyển động trên đỉnh núi, mạnh hơn tới 14 lần so với bên cạnh ngọn núi.

Các nhà nghiên cứu cũng thực hiện các phép đo trên Grosser Mythen , một ngọn núi có hình dạng tương tự (mặc dù nhỏ hơn) ở Thụy Sĩ, và nhận thấy sự cộng hưởng tương tự.

David Wald , một nhà địa chấn học của Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ, người không tham gia vào nghiên cứu , cho biết: “Tôi chỉ nghĩ rằng đó là sự kết hợp khéo léo giữa vị trí mang tính biểu tượng và việc bố trí các thiết bị cẩn thận . Việc chọn một ngọn núi nhẵn như Matterhorn cũng giúp loại bỏ các vấn đề do đất và trầm tích mang lại, điều này sẽ tạo thêm một lớp phức tạp khác cho việc đo chuyển động.

Hình ảnh động này cho thấy trường biến dạng mô phỏng chế độ 1 (được phóng đại cao) của Matterhorn ở tần số 0,43 Hz; bản đồ màu hiển thị các dịch chuyển phương thức tương đối.

Điều gì tạo nên dãy núi Hum

Những rung động cơ bản của những ngọn núi như Matterhorn là do năng lượng địa chấn gây ra.

Moore nói: “Phần lớn điều này đến từ các trận động đất xảy ra khắp nơi trên thế giới, và các trận động đất thực sự ở xa có thể truyền năng lượng và tần số thấp. "Họ chỉ đổ chuông liên tục trên khắp thế giới."

Nhưng dữ liệu cũng chỉ ra một nguồn bất ngờ khác: các đại dương.

Các sóng biển di chuyển trên các đáy biển tạo ra một nền liên tục của các dao động địa chấn, được gọi là hiện tượng vi chấn , có thể đo được trên khắp thế giới, Moore nói. Điều thú vị là, thuyết vi mô có tần số tương tự như sự cộng hưởng của Matterhorn.

"Vì vậy, điều thú vị là ... có một số mối liên hệ giữa các đại dương trên thế giới và sự kích thích của ngọn núi này", Moore nói.

Nghiên cứu có những ứng dụng thực tế trong việc tìm hiểu động đất có thể ảnh hưởng như thế nào đến những ngọn núi dốc, nơi lở đất và tuyết lở là nỗi lo thường trực.

Nhưng nó cũng mang đến một cách sống mới để đánh giá cao Matterhorn và tất cả những ngọn núi khác đang lắc lư theo cách riêng của chúng theo một bản nhạc ẩn sâu bên dưới Trái đất.

Moore nói: “Bạn đến một trong những địa hình này với ý tưởng rằng bạn đang cố gắng nắm bắt một cái gì đó bị che giấu, một cái gì đó mới và chưa biết về nó. "Nó thực sự rất thú vị vì nó khiến bạn yên lặng ngồi dậy và suy nghĩ về ngọn núi theo một cách khác."

Richard Sima là một nhà văn khoa học sống ở Baltimore, Maryland. Anh ấy có bằng Tiến sĩ. bằng khoa học thần kinh của Đại học Johns Hopkins và bằng đại học về sinh học thần kinh của Đại học Harvard.

Bài viết này được xuất bản lại từ Eos theo giấy phép Creative Commons. Bạn có thể tìm thấy bài báo gốc ở đây .