Forskare har länge känt att jordbävningar kan få jorden att vibrera under längre perioder. Dock, 1998 fann ett forskargrupp att jorden också ständigt genererar en lågfrekvent vibrationssignal i frånvaro av jordbävningar.

Sedan dess, seismologer har föreslagit olika teorier för att förklara förekomsten av denna kontinuerliga vibration, från atmosfäriska störningar till havsvågor som rör sig över havsbotten. De har också mätt vibrationerna med hjälp av seismometrar på land, men hade ännu inte lyckats mäta det vid havsbotten, vilket kan hjälpa forskare att bättre kvantifiera vibrationskällorna.

Nu, med hjälp av seismiska instrument på havets botten, forskare har framgångsrikt kvantifierat jordens vibrerande "hum". En ny studie publicerad i Geofysiska forskningsbrev , en tidskrift för American Geophysical Union, bestämde vid havets botten de frekvenser vid vilka jorden naturligt vibrerar, och bekräftade livskraften att använda havsinstrument för att studera brummen.

Att fånga nyn på havsbotten kan ge nya insikter om källstorleken, enligt Martha Deen, en geofysiker vid Paris Institute of Earth Physics i Paris, Frankrike och huvudförfattare till den nya studien.

Dessutom, de nya fynden kan användas för att kartlägga jordens inre med mer detaljer och noggrannhet. Att inkludera nyn från seismometrar på havets havsbotten kan ge en bättre helhetsbild än att bara använda seismometrar genom att öka datatäckningen i stora otäckta områden, Sa Deen.

"Jorden rör sig ständigt, och vi ville observera dessa rörelser eftersom fältet kunde dra nytta av att ha mer data, " Hon sa.

Fånga nyn

Den nya forskningen undersökte jordens permanenta fria svängningar:lågfrekventa seismiska signaler som bara kan mätas med känsliga instrument. Vibrationen som orsakas av dessa signaler är ständigt närvarande i marken, och är observerbar i frånvaro av jordbävningar.

En tidigare studie publicerad i Geofysiska forskningsbrev visat att havsvågornas rörelse över kontinentala hyllor är ansvarig för att generera en stor del av signalen, och gav den första kvantitativa modelleringen av brummen över ett år. Annan forskning har föreslagit atmosfärisk turbulens som en källa till signalen, men denna mekanism kan bara förklara en del av vibrationen.

Det mesta av den befintliga forskningen om brumsignalen har framgångsrikt undersökt den med hjälp av seismometrar som ligger på land, inte vid havsbotten. Att samla in exakta data från seismometrar under havsytan betraktades som opraktiskt eftersom havsvågor och havsbottenströmmar genererar stora mängder omgivande buller.

Dock, 70 procent av jordens yta är täckt av vatten, så att kunna mäta brummen på havsbotten skulle göra det möjligt för forskare att analysera fenomenet med hjälp av data över hela jordklotet, Sa Deen.

I den nya studien, forskarna samlade först in seismiska data från 57 seismometerstationer som ligger längst ner i Indiska oceanen öster om Madagaskar. Dessa stationer distribuerades från 2012 till 2013 som en del av en tidigare studie publicerad i Eos, som var utformad för att avbilda vulkaniska intraplatta hot spots.

Författarna valde seismiska data från de två stationerna med högsta datakvalitet, och såg till att korrigera för signalen som genereras av eventuella jordbävningar. De använde sedan en kombination av tekniker för att avlägsna störningar från havets infragraditetsvågor, strömmar och elektroniska fel, och kunde sänka bullernivån till ungefär samma nivå som en tyst landstation.

Eftersom Deen och hennes kollegor kunde redogöra för dessa störningskällor, forskarna kunde framgångsrikt fånga brummen med hjälp av seismometrar längst ner i havet.

Studien bestämde jordens naturliga vibrationstoppar vid flera frekvenser mellan 2,9 och 4,5 millihertz. Dessa vibrationer kan inte höras av människor eftersom de är cirka 10, 000 gånger mindre än det nedre hörselgränsen för det mänskliga örat, vilket är 20 hertz.

Författarna jämförde också storleken på deras observerade nynnsignal med mätningar från en landstation i Algeriet, och fann att båda signalerna har en liknande amplitud.

Deen och hennes medförfattare tror att andra forskare kan tillämpa sina fynd för att bättre modellera strukturen i jordens inre. Forskare undersöker traditionellt interiören med hjälp av seismiska vågor från jordbävningar, men detta fungerar bara vid specifika tidpunkter och i områden där det ofta förekommer skalv. Att använda brumsignalen som en källa till seismiska vågor skulle undvika detta problem eftersom nyn genereras kontinuerligt i många havskontinentområden vid planetens yta.

Att kombinera data från både land- och havsbotten seismometrar ger seismologer en mer fullständig bild av hela nynnsignalen jämfört med att använda landstationer ensamma, enligt Deen. Den ökade tätheten av möjliga datapunkter skulle förbättra bildupplösningen och kan hjälpa forskare att bättre kartlägga jordens inre ner till 500 kilometer (310 miles), Hon sa.

Denna berättelse publiceras på nytt med tillstånd av AGU Blogs (http://blogs.agu.org), en gemenskap av bloggar om jord- och rymdvetenskap, värd för American Geophysical Union. Läs den ursprungliga historien här.