Under en sjös fridfulla böljande vågor mullrar, omärklig för alla utom seismometrar, som krusar in i jorden som vågorna krusar längs stranden.

I en studie publicerad idag i Journal of Geophysical Research Solid Earth , forskare vid University of Utah rapporterar att dessa små seismiska signaler kan hjälpa vetenskapen. Som ett register över vågrörelser i en sjö, de kan avslöja när en sjö fryser till och när den tinar. Och som en liten, konstant källa till seismisk energi i den omgivande jorden, sjömikroseismer kan belysa geologin kring en sjö.

"Det är ett slags nytt fenomen, " säger Keith Koper, chef för University of Utah Seismograph Stations och medförfattare till studien. "Vi vet inte riktigt hur det är skapat."

Upptäcker skakande sjöar

Seismologer har länge vetat att vinddrivna havsvågor genererar små seismiska vågor, kallas mikroseismer. Dessa mikroseismer genereras när vågor drar över havsbotten eller interagerar med varandra. De är en del av det seismiska bakgrundsbruset i kustområden.

"Vi har nyligen funnit att vågorna på sjöar faktiskt genererar dessa mikroseismer också, " säger Koper. Sjömikroseismer hade tidigare registrerats nära de stora sjöarna, Kanadas Great Slave Lake och Utahs egen Great Salt Lake. I tidningen, Koper och kollegor presenterar ytterligare observationer från Yellowstone Lake och tre sjöar i Kina, utforska egenskaperna hos respektive sjös mikroseismer.

Koper säger att skakningarna är mycket små. "Du skulle inte kunna känna dem, det är säkert, " säger han. Men genom att medelvärde seismiska signaler över en lång period - sex månader, till exempel — en konsekvent signal framträder.

Skanna jorden

Signalen kan användas för att producera vad Koper kallar en "CT -skanning av jorden, " eller seismisk tomografi. Seismiska vågor färdas genom olika geologiska material med olika hastigheter, så att observera hur vågor förändras när de kommer från en källa kan avslöja geologi under ytan. Forskare kan skapa dessa seismiska källor med metoder som en hammare på en metallplatta, en explosion, eller en specialutrustad lastbil med vibrerande platta. Sjöar, Koper säger, ge en naturlig, vanlig källa. "Det skulle krävas en hel del ansträngning och arbete för att generera denna nivå av energi."

Området som skulle kunna utforskas med hjälp av sjömikroseismer är begränsat till regionen nära en sjö, men Koper skriver att sjömikroseismer som kommer från Great Salt Lake kan nå tillräckligt långt för att visualisera hur seismiska vågor skulle röra sig under Salt Lake City, som sitter på Wasatch -felet, i en stor jordbävning. Likaså, Lake Tahoe mikroseismer kan sträcka sig till Reno, Nevada, och Michigan -sjön skulle kunna ge mikroseismer för att avbilda geologin under Chicago -området.

Spåra is i sjöar

Mikroseismer kan utföra en annan funktion, säger Aini Mokhdhari, en högskoleexamen i geologi. Eftersom skakningarna orsakas av vinddrivna vågor, mikroseismerna upphör när en sjö fryser till på vintern. De återupptas igen när det tinar på våren. Således, snarare än att förlita sig på satellit- eller ögonvittnesobservationer, sjöfrysning och upptining kunde övervakas av en autonom seismometer.

Mokhdhari tittade på mikroseismiska data från Yellowstone Lake, en väl observerad sjö för vilken frysnings- och tiningsdatum är kända. "Vi jämför data vi fick från seismografen för att se om det är samma, " säger hon. "Än så länge är det." Seismologiska observationer kanske inte behövs vid Yellowstone Lake, men kan vara användbart för att övervaka mer avlägsna sjöar för långsiktiga förändringar av isskyddet. Mokhdhari kommer att presentera resultaten av sitt arbete med mikroseismer i sjöar vid Fall Meeting of the American Geophysical Union, hålls 11-15 december i New Orleans.

Lyssnar på Yellowstone Lake

Nästa sommar, Mokhdhari och Koper kommer att gå med kollegor i en ytterligare seismisk studie av Yellowstone Lake. De kommer att placera en rad små seismometrar som kallas geofoner runt sjöns omkrets, och placera även en rad speciella vattentäta seismometrar på sjöbotten. Dessutom, de kommer att använda en boj på sjön för att mäta vind- och vågförhållanden. Deras kollegor vill förstå de hydrotermiska ventilerna i Yellowstone Lake, men Mokhdhari och Koper är mycket mer intresserade av att fånga mikroseismer från alla vinklar.

"Om vi ​​kan spela in samtidigt på land och under vattnet, " säger Koper, "vi kan få en bättre uppfattning om hur dessa saker genereras."