Güney Kutbu’nun derin katmanlarında yerleştirilen iki sismometre, yer kürenin iç yapısını ve Antarktika buzullarındaki hareketliliği takip edecek.
Çeviri: Binali Furkan Alper
GazeteBilim Yazı İşleri
Araştırmacılar, bu ayın başında basınçlı sıcak su kullanarak Güney Kutbu buz tabakasında 2,5 kilometre derinliğe sahip iki sondaj kuyusunun açma işlemini bitirdi. Suyun tamamen donmasıyla birlikte, olağanüstü duyarlılığa sahip iki sismik sensör yerkürenin en sessiz noktasında sabitlenmiş olacak. Bu durum, sensörlerin dünya genelinde 5 ve üzeri büyüklükteki tüm depremleri tespit etmesine olanak tanıyacak.
Amerika Birleşik Devletleri Jeolojik Araştırma Merkezi (USGS) 1 milyon dolarlık Derin Buz Sismometresi projesinin odak noktası olan sismometrelerden ilk veriler gelmeye başladı.Geçtiğimiz haftalarda Japonya’daki Okinawa yakınlarında gerçekleşen 6,1 büyüklüğündeki ilk önemli depremi algıladılar. Antarktika’da sadece birkaç kalıcı sismik istasyon bulunduğundan, bu sensörler depremlerin gezegen boyunca ilerleme biçimindeki değişiklikleri inceleyerek, Dünya’nın mantosunun ve çekirdeğinin yapısını ve bileşimini araştıran çalışmalardaki kritik bir boşluğu dolduracak. Araştırmacılar ayrıca, cihazların Antarktika buz tabakasının gıcırtı ve iniltilerini yakalamasını bekliyor. Bu da buzun ne kadar hızlı denize kaydığı ve deniz seviyesinin yükselmesine ne ölçüde katkıda bulunduğu konusundaki bilgileri geliştirebilir.
Alabama Üniversitesi’nden sismolog Samantha Hansen süreci şu sözlerle değerlendiriyor: “Bu gerçekten olağanüstü bir proje. Bu enstrümanları çevresel her türlü etkiden öylesine yalıtıyorsunuz ki, kelimenin tam anlamıyla yerkürenin kendisine kulak vermiş oluyorsunuz.”
Yerküre sismik açıdan gürültülü bir ortamdır. Okyanus dalgaları, rüzgar ve meteorolojik olayların yanı sıra hayvan göçleri ve araç trafiği gibi etkenler, sismologların filtrelemesi gereken gürültüler üretir. Sismik olayların uzun periyotlu dalgalarını ve Dünya’nın arka planı “uğultusunu” bozan Dünya’nın dönüşü başka bir sorundur.
Sismologlar, her iki sorunu da çözen tek bir yer biliyorlar: Güney Kutbu. Burası soğuk ve sessizdir, her türlü okyanustan uzaktır ve insan altyapısından yoksundur. Dünya’nın kutuplarından biri olduğu için dönüş kaynaklı etkileri de ortadan kaldırır. 2002’de Güney Kutbu’nun 300 metre derinliğine bir sismometre yerleştirilmiş olsa da söz konusu cihaz yıpranmaya başlamıştır.
Bu nedenle 2000’lerin ortalarında, fizikçiler Güney Kutbu’nda IceCube Nötrino Gözlemevi’ni -derin uzaydan gelen parçacıkları tespit etmek için 86 sondaj deliğine yerleştirilen sensör dizileri- inşa sürecinde USGS, sondaj deliklerinden birinin tabanına sismometre yerleştirme talebinde bulundu. Michael DuVernois aktardığına göre, yaklaşık 300 milyon dolarlık projenin devasa riski göz önüne alındığında, bu talep reddedildi. 2020 yılında IceCube’un 37 milyon dolarlık modernizasyon çalışmaları sırasında USGS jeofizikçisi Rob Anthony tarafından yeniden gündeme getirildi. Bu kez DuVernois ve ekibi, dünyanın en derin sismik istasyonlarını hayata geçirmek için iş birliğine hazırdı.
Projenin lojistik avantajlarına değinen Anthony, “Mevcut imkanlardan faydalanıyoruz.” diyerek espri yapıyor ve bu iş birliği sayesinde projeyi milyonlarca dolarlık sondaj maliyetinden muaf tuttuklarını ifade ediyor. Baş tasarımcı Geoffrey Bainbridge’e göre, Kanadalı Nanometrics firması tarafından geliştirilen sismometreler, ekstrem basınç ve düşük sıcaklıklara mukavemet gösterecek özel muhafaza hazneleriyle donatıldı. Bainbridge ayrıca, cihazların sismoloji tarihindeki en düşük “öz-gürültü” (self-noise) değerine sahip olduğunu cihazın iç gürültüsünün, yerkürenin doğal uğultusundan bile daha düşük bir seviyede kaldığını vurguluyor.
Yerin bu kadar derininde operasyon yürütmek farklı bir teknik adaptasyonu gerektirdi.Yüzeydeki sismometreler normalde sismik dalgaların varış zamanlarını kaydetmek için GPS sensörlerini kullanır. Ancak GPS uydularından gelen radyo sinyalleri buzun derinliklerine nüfuz edemez.Bu sorunu aşmak adına, sismometreler IceCube’un elektronik altyapısına dahil edildi. DuVernois’nın aktardığına göre bu astrofiziksel gözlemevi IceCube tespitleri kılığında sismik verileri işler ve daha sonra sismologlar için bu verileri görünür hale getirerek ayrıştırmaktadır.
Yaklaşık 150 istasyonu kapsayan Küresel Sismografik Ağ’a (Global Seismographic Network) entegre edilecek olan bu yeni sismometreler, Anthony’ye göre 2002’deki cihazdan iki kat daha iyi olacağını söylüyor. Maryland Üniversitesi’nden jeolog Mong-Han Huang, depremleri ve buz sarsıntılarını algılamanın yanı sıra, sensörlerin buz tabakasının tabanına yakın konumlandırılmasının, buzulun denize doğru kayma hareketlerinin ölçümüne olanak tanıyabileceğini ifade ediyor.Cihazlar ayrıca nükleer testleri ve göktaşı çarpmalarını da tanımlayabilir
Su sütununun tamamı donana kadar sismometreler tam olarak devreye girmeyecek.Su katılaşıp genleştikçe, aletlerin dengesini bozabilir. 3 dereceyi aşan bir rotasyonel sapma, cihazları işlevsiz kılacaktır. (Cihazlardan biri, tesadüfi bir hareketle düzelmeden önce 1,6 derece eğilmişti.) Donma gerçekleştikten sonra sensörlerin yerinden çıkarılması imkansızdır. Anthony bu süreci şu sözlerle özetliyor: “Bu bir roket fırlatmak gibidir. Fırlattığınız roketi bir arızayı gidermek için geri çağıramazsınız.”
Geçtiğimiz haftalar itibarıyla veri toplamaya ve iletmeye başlayan cihazlar, düşey eksenle 1,5 derecelik bir açı içerisinde sabitlendi DuVernois’ya göre yaklaşık bir ay içinde donma süreci tamamlanmış olacak. Kurulum ekibi halihazırda Güney Kutbu’ndan tahliye sürecine geçti. Birkaç ay içinde başlayacak olan kutup kışıyla birlikte, her iki sismometre de mutlak ve benzersiz bir sessizliğe kavuşacak.
Kaynak:
https://www.science.org/content/article/earthquake-sensors-buried-quietest-spot-earth
