Сейсмометр впервые услышал «низкочастотный гул» на дне океана
Геофизики впервые смогли измерить с помощью донного сейсмометра свободные периодические колебания океанского дна. Такие колебания наблюдаются даже при полном отсутствии сейсмической активности, пишут ученые в Geophysical Research Letters.
Свободные колебания земной коры приводят к возникновению акустических аномалий — низкочастотного гула (англ. Earth’s hum), который можно зарегистрировать с помощью наземных сейсмометров. Впервые эти аномалии были обнаружены еще в 1998 году, и после этого неоднократно регистрировались в периоды полного отсутствия сейсмической активности. Считается, что они могут возникать в результате акустического резонанса между атмосферой и твердой поверхностью или из-за взаимодействия твердой поверхности с длинными океанскими волнами, однако точно причина этих колебаний до сих пор не установлена.
Для того, чтобы оценить можно ли такие колебания зарегистрировать в отсутствие землетрясений на дне океана, группа геофизиков из Франции и Германии под руководством Марты Дин (Martha Deen) из Парижского института физики Земли впервые изучила свободные колебания океанского дна с помощью донных сейсмометров. Измерения проводились в течение года в двух точках Индийского океана к востоку от Мадагаскара на глубине 4540 и 4260 метров. Чтобы из полученного сигнала выделить ту составляющую, которая относится именно к свободным колебаниям поверхности, геофизики учли влияние инфрагравитационных волн — океанских поверхностных волн с периодом от одной до пяти минут — и придонных течений, которые мешают зафиксировать колебания нужной длины волны.
Оказалось, что данные двух приборов, полученные при полном отсутствии сейсмической активности, хорошо согласуются между собой и свидетельствуют о наличии постоянных свободных низкочастотных колебаний поверхности дна частотой от 2,9 до 4,5 миллигерца. Это примерно в 10 тысяч раз меньше, чем нижний порог слышимости человеческого уха. Частота и амплитуда этих колебаний немного изменяется с течением времени, тем не менее никакой сезонной зависимости, которую предполагали ученые ранее, обнаружено не было. Кроме того, полученные данные ученые сравнили с сигналом, полученным одним из сейсмометров, расположенных на суше, и оказалось, что данные соответствуют друг другу, как по частоте, так и по амплитуде сигнала.
Авторы работы утверждают, что с помощью полученных данных они смогут точнее оценить причины возникновения низкочастотных звуковых аномалий на Земле, а также более детально описать процессы, происходящие в более глубоких слоях земной коры и мантии.
Сильные волны, которые образуются на поверхности водоемов, могут не только влиять на колебания океанского дна, но и вызывают микроземлетрясения в прибрежных областях на суше. Особенно этот эффект заметен на побережье океана, но недавно ученые обнаружили, что подобное явление можно наблюдать даже на берегу озера. При этом зимой, когда поверхность озера покрывается льдом, микроземлетрясения исчезают.
Александр Дубов
Возможно, они образовались из мертвых бактерий
Японские ученые нашли в Южной Африке графеноподобные структуры возрастом около 3,2 миллиарда лет. Изотопный состав указывает на то, что структуры могли образоваться из мертвых бактерий. Ученые рассказали о своем открытии на геологической конференции Goldschmidt 2023. Графен — это изолированные слои графита толщиной в один атом. Графен уже используется во многих современных технологиях — от транзисторов и топливных элементов до устройств для опреснения воды. Будущие нобелевские лауреаты Андрей Гейм и Константин Новоселов впервые получили графен вручную, отделяя его слои на обычную липкую ленту. Однако эта технология плохо воспроизводится и для промышленного получения, конечно, не подходит. Сейчас графен получают методами осаждения из газовой фазы (CVD) или химическим отслаиванием. Все эти способы сложны и требуют использования высоких температур и жестких реагентов. Поэтому до недавнего времени обнаружение графена в природе казалось маловероятным. Японские геологи под руководством Йоко Отомо (Yoko Ohtomo) неожиданно обнаружили графеноподобные структуры в горной породе возрастом 3,2 миллиарда лет. Ученые изучали горные образцы железосодержащей силикокластической породы, полученные в районе золотой шахты Шеба (Sheba) в Южной Африке. Силикокластическими называют некарботнатные обломочные и осадочные породы. В одном из образцов Отомо и ее коллеги обнаружили прозрачные пленки и волокна размером до сотни микрон, состоящие преимущественно из углерода с незначительными примесями азота и серы. Все пленки оказались слоистыми, при этом слои имели графеноподобную структуру. Чаще всего такие графеноподобные структуры образовывали пленку вокруг более крупных частиц железа или титана. Анализ изотопного состава указывает на то, что углерод в составе графена мог иметь биологическое происхождение. Возможно, его источником были мертвые бактерии. Впрочем, Отомо и ее коллеги признают, что механизм образования структур требует более подробного изучения и роль бактерий в нем пока не ясна. Интересно, что несколько лет назад нидерландские химики уже показали, что живые бактерии способны восстанавливать оксид графена до графена в относительно мягких условиях. Возможно, результаты, полученные Отомо и ее коллегами помогут оптимизировать этот процесс и найти более простые пути получения графена. В начале года мы писали об исследовании японских и американских физиков, которые объяснили сверхпроводимость двухслойного графена необычной геометрией волновых функций электронов и структурой электронных зон. А о перспективах и проблемах использования графена можно прочитать в нашем интервью с нобелевским лауреатом Константином Новоселовым
