Gli scienziati sanno da tempo che i terremoti possono far vibrare la Terra per lunghi periodi di tempo. Però, nel 1998 un gruppo di ricerca ha scoperto che la Terra genera costantemente anche un segnale vibrazionale a bassa frequenza in assenza di terremoti.

Da allora, i sismologi hanno proposto diverse teorie per spiegare l'esistenza di questa vibrazione continua, dalle perturbazioni atmosferiche alle onde oceaniche che si muovono sul fondo del mare. Hanno anche misurato le vibrazioni usando sismometri a terra, ma non l'aveva ancora misurato con successo sul fondo del mare, che potrebbe aiutare gli scienziati a quantificare meglio le fonti delle vibrazioni.

Ora, utilizzando strumenti sismici sul fondo dell'oceano, i ricercatori hanno quantificato con successo il "ronzio" vibrazionale della Terra. Un nuovo studio pubblicato su Lettere di ricerca geofisica , una rivista dell'American Geophysical Union, determinato sul fondo dell'oceano le frequenze alle quali la Terra vibra naturalmente, e ha confermato la fattibilità dell'uso di strumenti oceanici per studiare il ronzio.

Catturare il ronzio sul fondo dell'oceano potrebbe fornire nuove informazioni sulla grandezza della sorgente, secondo Martha Deen, un geofisico presso l'Istituto di Fisica della Terra di Parigi, Francia e autore principale del nuovo studio.

Inoltre, le nuove scoperte potrebbero essere utilizzate per mappare l'interno della Terra con maggiori dettagli e precisione. Includere il ronzio dei sismometri sul fondo del mare oceanico può fornire un quadro generale migliore rispetto all'utilizzo dei soli sismometri terrestri, aumentando la copertura dei dati in ampie aree scoperte, ha detto Deen.

"La Terra è costantemente in movimento, e volevamo osservare questi movimenti perché il campo potrebbe trarre vantaggio dall'avere più dati, " lei disse.

Catturare il ronzio

La nuova ricerca ha esaminato le oscillazioni libere permanenti della Terra:segnali sismici a bassa frequenza che possono essere misurati solo con strumenti sensibili. La vibrazione provocata da questi segnali è costantemente presente nel terreno, ed è osservabile in assenza di terremoti.

Un precedente studio pubblicato su Lettere di ricerca geofisica dimostrato che il movimento delle onde oceaniche sulle piattaforme continentali è responsabile della generazione di una grande porzione del segnale, e ha fornito la prima modellazione quantitativa del ronzio nell'arco di un anno. Altre ricerche hanno suggerito la turbolenza atmosferica come fonte del segnale, ma questo meccanismo può spiegare solo una parte della vibrazione.

La maggior parte delle ricerche esistenti sul segnale di ronzio lo ha esaminato con successo utilizzando sismometri situati a terra, non sul fondo dell'oceano. La raccolta di dati accurati dai sismometri sotto la superficie dell'oceano è stata considerata poco pratica perché le onde oceaniche e le correnti del fondo marino generano elevate quantità di rumore ambientale.

Però, Il 70% della superficie terrestre è ricoperta d'acqua, quindi essere in grado di misurare il ronzio sul fondo del mare consentirebbe agli scienziati di analizzare il fenomeno utilizzando dati su tutto il globo, ha detto Deen.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno prima raccolto dati sismici da 57 stazioni sismometriche situate sul fondo dell'Oceano Indiano a est del Madagascar. Queste stazioni sono state dispiegate dal 2012 al 2013 come parte di uno studio precedente pubblicato su Eos, che è stato progettato per l'immagine di punti caldi intraplacca vulcanica.

Gli autori hanno selezionato i dati sismici delle due stazioni con la più alta qualità dei dati, e si è assicurato di correggere il segnale generato da eventuali terremoti. Hanno quindi applicato una combinazione di tecniche per rimuovere le interferenze dalle onde di infragravità oceaniche, correnti e glitch elettronici, e sono stati in grado di ridurre il livello di rumore all'incirca allo stesso livello di una stazione di terra tranquilla.

Poiché Deen e i suoi colleghi sono stati in grado di spiegare queste fonti di interferenza, i ricercatori sono stati in grado di catturare con successo il ronzio usando i sismometri sul fondo dell'oceano.

Lo studio ha determinato i picchi di vibrazione naturale della Terra a diverse frequenze comprese tra 2,9 e 4,5 millihertz. Queste vibrazioni non possono essere udite dalle persone perché sono circa 10, 000 volte inferiore alla soglia uditiva inferiore dell'orecchio umano, che è 20 hertz.

Gli autori hanno anche confrontato la grandezza del loro segnale di ronzio osservato con le misurazioni di una stazione terrestre in Algeria, e ho scoperto che entrambi i segnali hanno un'ampiezza simile.

Deen e i suoi coautori ritengono che altri ricercatori possano applicare le loro scoperte per modellare meglio la struttura dell'interno della Terra. Gli scienziati tradizionalmente esaminano l'interno usando onde sismiche generate da terremoti, ma questo funziona solo in momenti specifici e nelle aree in cui si verificano comunemente i terremoti. L'uso del segnale ronzio come fonte di onde sismiche eviterebbe questo problema perché il ronzio è generato continuamente in molte aree oceaniche del continente sulla superficie del pianeta.

La combinazione dei dati provenienti sia dai sismometri terrestri che da quelli dei fondali oceanici offre ai sismologi un quadro più completo dell'intero segnale di ronzio rispetto all'utilizzo delle sole stazioni terrestri, secondo Deen. La maggiore densità di possibili punti dati migliorerebbe la risoluzione dell'immagine e potrebbe aiutare gli scienziati a mappare meglio l'interno della Terra fino a 500 chilometri (310 miglia), lei disse.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di AGU Blogs (http://blogs.agu.org), una comunità di blog di scienze della Terra e dello spazio, ospitato dall'American Geophysical Union. Leggi la storia originale qui.