Ačkoliv mise evropské družice GOCE skončila před více než sedmi lety, tak vědci stále využívají rozsáhlý balík kvalitních dat o zemské gravitaci, který tato družice vytvořila. Mohou díky tomu nahlédnout hluboko pod povrch naší planety a najít odpovědi na mnohé otázky. Například nedávný výzkum ukázal, jak to dopadne, když vědci zkombinují data z družice GOCE s měřeními provedenými na povrchu. Výsledkem je nový model zemské kůry a svrchního pláště. Je to vůbec poprvé, kdy byl takový model vytvořen tímto způsobem. Tato metoda navíc vrhá nové světlo na procesy spojené s deskovou tektonikou, které souvisí s jevy jako jsou zemětřesení či sopečná činnost.

Litosférické desky
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/

Takzvaná litosféra je tvořena tvrdou povrchovou kůrou a částečně roztavenými svrchními vrstvami vnějšího pláště a právě tento obal je pro deskovou tektoniku klíčový. Kůra je totiž jako mozaika rozlámaná na mnoho malých kousků, které se vůči sobě horizontálně posouvají, přičemž plují na tvárném svrchním plášti. Jejich pohyby vytváří nové mořské dno podél oceánských hřebenů, ale i nové hory, či sopky a průvodním jevem jsou také zemětřesení. Lepší pochopení těchto procesů závisí na znalostech rozdílů teploty a chemického složení litosféry. Tradiční geofyzikální metody spočívají v měření rychlosti, jakou se seismické vlny šíří během zemětřesení – na základě toho je možné určit rozložení podpovrchového materiálu a jeho fyzikální vlastnosti. Rychlost seismických vln je totiž závislá především na teplotě podpovrchových materiálů a jejich hustota v celém procesu hraje spíše menší roli.

Průřez Zemí.
Zdroj: https://skompasem.cz/

V této chvíli přichází na scénu gravitační měření z oběžné dráhy – mohou totiž do celého procesu modelování vnést malý, ale důležitý faktor, který výpočty zpřesní. Intenzita gravitačního pole je totiž závislá na hustotě materiálu. Kromě toho družicová měření jsou globálně jednotná – jak z hlediska pokrytí, tak i přesnosti. Navíc družice dokáží nasnímat i oblasti, kde je síť pozemních měřicích stanic velmi řídká. Více než 4 roky se evropská družice GOCE věnovala mimořádně detailnímu a přesnému měření zemské gravitace. Její mise vedla hned k několika pozoruhodným objevům, které se týkaly jak hlubin naší planety, tak i výšin naší atmosféry.

GOCE
Zdroj: http://www.esa.int/

Nový výzkum publikovaný v rámci Geophysical Journal International popisuje, jak vědci vytvořili nový model litosféry pomocí kombinace gravitačních dat z GOCE a seismologických pozorování spojených s petrologickými údaji – ty pochází z analýzy hornin vynesených na povrch a také z laboratoří, kde odborníci napodobují extrémní tlaky a teploty v útrobách Země. Javier Fullea, z Universidad Complutense de Madrid a také z Dublin Institute for Advanced Studies, který je spoluautorem studie, uvádí: „Dřívější globální modely kůry či litosféry trpěly omezeným rozlišením, nebo byly založeny na jediné metodě, případě datovém balíku. Teprve nedávno modely umožnily zkombinovat různá geofyzikální data, ale často to bylo jen v regionálním měřítku, případně tam byla omezení z hlediska odlišnosti integrovaných dat. My jsme jako první na světě byli schopni vytvořit nový model, který v globálním měřítku kombinuje datové balíčky z různých pozemních stanovišť s údaji z družice GOCE. Výsledkem je model, který popisuje skutečnou teplotu a složení hornin v plášti.“

Kontrola solárních panelů GOCE během závěrečné fáze testování v holandském ESTECu.
Zdroj: http://www.esa.int/

Jesse Reusen z Technische Universiteit Delft doplňuje: „Tento inovativní model poskytuje obraz aktuálního složení a termální struktury svrchního pláště, což se dá využít k odhadu jeho viskozity. V podstatě už byl využit k odhadu zbývající post-glaciálního zdvihu, tedy vzestupu terénu po odstranění zátěže v podobě ledu. Konkrétně šlo o měření na ledovci Laurentide v Kanadě, což zlepšilo naše chápání interakcí mezi kryosférou a litosférou. Výzkum byl vloni publikován v Journal of Geophysical Research.“

Nový model vytvořený v rámci 3D studie Země od ESA vůbec poprvé ukazuje, jak odlišný je podlitosférický plášť pod různými oceány, nabízí také pohled na to, jak může být morfologie a rychlost šíření středooceánských hřebenů spojena s chemickou a tepelnou strukturou hlubokých vrstev. Roger Haagmans z ESA k tomu říká: „Naše mise GOCE asi nikdy nepřestane udivovat. Data, která získala během své čtyřleté služby, se stále používají k porozumění komplexnosti naší planety. Nyní tu máme nové pohledy na strukturu Země hluboko pod našima nohama. Ačkoliv tyto procesy probíhají kdesi v hloubce, mají vliv i na zemský povrch – od vzniku nového mořského dna až po zemětřesení, takže v podstatě ovlivňují nás všechny. A navíc se jedná o pozoruhodný výsledek našeho projektu 3D Země a o další důležitý krok vstříc realizaci jednoho z hlavních úkolů programu Věda pro společnost: vyvinout nejpokročilejší rekonstrukci pevných částí naší planety – od jádra k povrchu a jejich dynamických procesů.“

Přeloženo z:
https://www.esa.int/

Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/…/GOCE_helps_create_new_model_of_crust_and_upper_mantle.jpg
https://upload.wikimedia.org/…/thumb/6/68/Plates_tect_cs.svg/2874px-Plates_tect_cs.svg.png
https://skompasem.cz/wp-content/uploads/2013/11/Litosf%C3%A9ra-1280×720.png
http://www.esa.int/…/sunny_side_of_goce2/9813846-3-eng-GB/Sunny_side_of_GOCE.jpg
http://www.esa.int/…/goce_in_esa_s_test_facilities/9760794-3-eng-GB/GOCE_in_ESA_s_test_facilities.jpg