Trots att ESA:s GOCE -uppdrag slutade för över sju år sedan, forskare fortsätter att använda denna anmärkningsvärda satellitens tyngdkraftsdata för att fördjupa djupa och avslöja hemligheter om vår planet. Ny forskning visar hur forskare har kombinerat GOCE -data med mätningar vid ytan för att generera en ny modell av jordskorpan och övre manteln. Detta är första gången en sådan modell har skapats på det här sättet - och den kastar nytt ljus över platttektonikens processer. Den nya modellen som producerades i ESA:s 3D Earth-studie visar för första gången hur olikt litosfäriska manteln är under olika hav, och ger insikt om hur morfologin och spridningshastigheterna för mid-oceaniska åsar kan vara kopplade till den djupa kemiska och termiska strukturen. Upphovsman:ESA/Planetary Visions)
Trots att ESA:s GOCE -uppdrag slutade för över sju år sedan, forskare fortsätter att använda denna anmärkningsvärda satellits tyngdkraftsdata för att fördjupa djupa och avslöja hemligheter om vår planet. Ny forskning visar hur forskare har kombinerat GOCE -data med mätningar vid ytan för att generera en ny modell av jordskorpan och övre manteln. Detta är första gången en sådan modell har skapats på det här sättet - och den kastar nytt ljus över processer av platttektonik, som, i tur och ordning, är relaterade till fenomen som jordbävningar och vulkanutbrott.
Litosfären, som inkluderar planetens hårda skorpa och den delvis smälta övre delen av den övre manteln, är grundläggande för platttektonik.
Platetektonik beskriver hur skorpan är uppdelad i en mosaik av plattor som glider i sidled över den övre mantelns formbara topp och därigenom ger upphov till nytt havsbotten längs med mid-ocean åsar, berg, vulkaner och jordbävningar. En bättre förståelse av dessa processer bygger på kunskap om skillnader i litosfärens temperatur och kemiska sammansättning.
Geofysiker mäter traditionellt den hastighet med vilken seismiska vågor sprider sig när en jordbävning inträffar för att bestämma fördelningen av fysiska egenskaper under ytan. Hastigheten på seismiska vågor styrs mestadels av temperaturen på bergarter under ytan och i mindre utsträckning av densitet.
Här, tyngdkraftsdata från rymden kan lägga till bilden eftersom tyngdkraftssignalens styrka är relaterad till densitet. Dessutom, data från satelliter är enhetlig i täckning och noggrannhet, och satelliter täcker områden där markmätningar är knappa.
I över fyra år har GOCE kartlade jordens gravitation med extrema detaljer och noggrannhet. Detta har lett till några anmärkningsvärda upptäckter, från djupt under vår planets yta till högt upp i atmosfären och bortom.
Ny forskning publicerad i Geophysical Journal International beskriver hur forskare skapade en ny modell av litosfären med hjälp av GOCE:s tyngdkraftsdata och seismologiska observationer kombinerade med petrologiska data, som kommer från studien av stenar som förts upp till ytan och från laboratorier där extrema tryck och temperaturer i jordens inre replikeras.
Javier Fullea, från Complutense University of Madrid och Dublin Institute for Advanced Studies, och även medförfattare till tidningen, sa, "Tidigare globala modeller av skorpan eller litosfären led av begränsad upplösning eller baserades på en enda metod eller datauppsättning.
"Bara nyligen tillgängliga modeller kunde kombinera flera geofysiska data, men de var ofta bara på regionala skalor eller de begränsades av hur de olika uppgifterna integreras.
"För första gången, vi har kunnat skapa en ny modell som kombinerar globala skalor med flera terrestriska och GOCE-satellitdatauppsättningar i en gemensam inversion som beskriver den faktiska temperaturen och sammansättningen av mantelberg. "
Lanserades den 17 mars 2009, ESA:s Gravity-fält och stationära Ocean Circulation Explorer (GOCE) -uppdrag var det första Earth Explorer-uppdraget i omloppsbana. Detta nya uppdrag levererade en mängd data för att åstadkomma en helt ny nivå av förståelse för en av jordens mest grundläggande naturkrafter - tyngdkraftsfältet. Denna snygga, Högteknologisk gravitationssatellit förkroppsligade många första i sin design och användning av ny teknik i rymden för att kartlägga jordens tyngdkraftsfält i oöverträffade detaljer. Kredit:ESA – AOES-Medialab
Jesse Reusen, från Delfts tekniska universitet, Lagt till, "Denna nya modell ger en bild av dagens sammansättning och termiska struktur i den övre manteln som kan användas för att uppskatta viskositeten. Faktum är att den har redan använts för att uppskatta den återstående höjningen efter istiden-eller landets uppgång efter att isens vikt har avlägsnats-efter att Laurentide-isen i Kanada har smält, förbättra vår förståelse av interaktioner mellan kryosfären och den fasta jorden. Denna forskning publicerades förra året i Journal of Geophysical Research . "
Den nya modellen som producerades i ESA:s 3D Earth-studie visar för första gången hur olik den sub-litosfäriska manteln är under olika hav, och ger insikt om hur morfologin och spridningshastigheterna för mid-oceaniska åsar kan vara kopplade till den djupa kemiska och termiska strukturen.
ESA:s Roger Haagmans, kommenterade, "Vårt GOCE-uppdrag upphör aldrig att imponera. Data som den levererade under sitt fyraåriga liv i omloppsbana fortsätter att användas för att förstå komplexiteten på vår planet. Här ser vi att det lyser nytt ljus på jordens struktur djupt under våra fötter. Trots att processer sker på djupet, de har en effekt på jordens yta - från generering av förnyad havsbotten till jordbävningar, så i sin tur, påverka oss alla.
"Dessutom, detta är ett anmärkningsvärt resultat från 3D Earth -projektet och ytterligare ett viktigt steg mot förverkligandet av ett av huvudmålen för vårt Science for Society -program:utveckla den mest avancerade rekonstruktionen av vår fasta jord från kärnan till ytan, och dess dynamiska processer. "
