Enkele honderden mijlen voor de kust van de Pacific Northwest, een kleine tektonische plaat genaamd de Juan de Fuca glijdt langzaam onder het Noord-Amerikaanse continent. Deze subductie heeft een botsingsgebied gecreëerd met het potentieel om enorme aardbevingen en bijbehorende tsunami's te genereren, die gebeuren wanneer een defect gesteente de oceaan abrupt uit de weg duwt.

In feite, deze regio vertegenwoordigt het grootste geofysische gevaar voor de continentale Verenigde Staten; aardbevingen die hier gecentreerd zijn, kunnen honderden keren schadelijker zijn dan zelfs een grote beving op de San Andreas-breuk. Niet verrassend, wetenschappers zijn geïnteresseerd om zoveel mogelijk te begrijpen over de Juan de Fuca-plaat.

Deze microtiterplaat is slechts 300 mijl uit de kust "geboren", op een lange reeks onderwatervulkanen die nieuwe korst produceren uit smelt die diep onderin is gegenereerd. Een deel van het wereldwijde mid-oceanische rugsysteem dat de planeet omringt, deze regio's genereren 70 procent van de tektonische platen van de aarde. Echter, omdat de ketens van vulkanen meer dan een mijl onder het zeeoppervlak liggen, wetenschappers weten verrassend weinig over hen.

Geofysicus Zachary Eilon van UC Santa Barbara en zijn co-auteur Geoff Abers van de Cornell University hebben nieuw onderzoek gedaan - met behulp van een nieuwe meettechniek - dat een sterk signaal van seismische demping of energieverlies heeft onthuld op de mid-oceanische bergkam waar de Juan de Fuca Plaat is gemaakt. De verzwakkingsgegevens van de onderzoekers impliceren dat gesmolten gesteente hier nog dieper in de aarde wordt gevonden dan wetenschappers eerder hadden gedacht. Dit helpt wetenschappers op hun beurt de processen te begrijpen waarmee de tektonische platen van de aarde worden gebouwd, evenals de diepe leidingen van vulkanische systemen. De resultaten van het werk verschijnen in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang .

"We hebben nog nooit de mogelijkheid gehad om demping op deze manier te meten op een mid-oceanische rug, en de grootte van het signaal vertelt ons dat het niet kan worden verklaard door een ondiepe structuur, " zei Eilon, een assistent-professor in de afdeling Aardwetenschappen van UCSB. "Wat daar beneden is waardoor al deze seismische energie verloren gaat, gaat heel diep, minstens 200 kilometer onder het oppervlak. Dat is onverwacht, omdat we de processen die dit veroorzaken - met name het effect van smelten onder de oppervlakte - beschouwen als ondiep, beperkt tot 60 km of minder."

Volgens de berekeningen van Eilon, de smalle strook onder de mid-oceanische rug, waar hete rots opwelt om de Juan de Fuca-plaat te genereren, heeft een zeer hoge demping. In feite, de niveaus zijn zo hoog als wetenschappers ergens op de planeet hebben gezien. Zijn bevindingen suggereren ook dat de plaat sneller afkoelt dan verwacht, die de wrijving in de aanvaringszone en de resulterende grootte van een mogelijke megabeving beïnvloedt.

Seismische golven beginnen bij een aardbeving en stralen er vanaf. Terwijl ze zich verspreiden, ze verliezen energie. Een deel van dat verlies is eenvoudig te wijten aan de verspreiding, maar een andere parameter beïnvloedt ook het energieverlies. De kwaliteitsfactor genoemd, het beschrijft in wezen hoe zacht de aarde is, zei Eilon. Hij gebruikte de analogie van een bel om uit te leggen hoe de kwaliteitsfactor werkt.

"Als ik je een goed gemaakte bel zou geven en je zou er één keer op slaan, het zou lang rinkelen, " legde hij uit. "Dat komt omdat er bij elke oscillatie maar heel weinig energie verloren gaat als de bel gaat. Dat is een zeer lage demping, zeer hoge kwaliteit. Maar als ik je een slecht gemaakte bel geef en je slaat er één keer op, de trillingen zullen zeer snel uitsterven. Dat is een hoge demping, lage kwaliteit."

Eilon keek naar de manier waarop verschillende frequenties van seismische golven met verschillende snelheden verzwakten. "We hebben niet alleen gekeken naar hoeveel energie er verloren gaat, maar ook naar de verschillende hoeveelheden waarmee verschillende frequenties worden vertraagd, "legde hij uit. "Deze nieuwe, robuustere manier om demping te meten is een doorbraak die kan worden toegepast in andere systemen over de hele wereld.

"Verzwakking is heel moeilijk te meten, daarom negeren veel mensen het, " voegde Eilon toe. "Maar het geeft ons een enorme hoeveelheid nieuwe informatie over het binnenste van de aarde die we anders niet zouden hebben."

Volgend jaar, Eilon zal deel uitmaken van een internationale inspanning om grote onontgonnen delen van de Stille Oceaan te instrueren met seismometers op de oceaanbodem. Zodra die gegevens zijn verzameld, hij zal de technieken toepassen die hij op de Juan de Fuca heeft ontwikkeld in de hoop meer te leren over wat zich onder de zeebodem in de oude oceanen bevindt, waar mysterieuze golvingen in het zwaartekrachtveld van de aarde zijn gemeten.

"Deze nieuwe gegevens over de oceaanbodem, die echt voortkomen uit technologische vooruitgang in de instrumentatiegemeenschap, zal ons nieuwe vaardigheden geven om door de oceaanbodem te kijken, Eilon zei. "Dit is enorm omdat 70 procent van het aardoppervlak bedekt is met water en we zijn er grotendeels blind voor geweest - tot nu toe.

"Het Pacific Northwest-project was een ongelooflijk ambitieus gemeenschapsexperiment, "Hij zei. "Stel je eens voor wat voor soort dingen we zullen ontdekken als we deze instrumenten op andere plaatsen gaan plaatsen."