Nas décadas desde sua descoberta, sinais sísmicos conhecidos como precursores de PKP desafiaram cientistas. Regiões do manto inferior da Terra espalham ondas sísmicas de entrada, que retornam à superfície como ondas de PKP em velocidades diferentes.

A origem dos sinais precursores, que chegam antes das principais ondas sísmicas que viajam pelo núcleo da Terra, permanece obscura, mas pesquisas lideradas por geofísicos da Universidade de Utah lançam nova luz sobre essa misteriosa energia sísmica.

Os precursores do PKP parecem se propagar de lugares muito abaixo da América do Norte e do Pacífico ocidental e possivelmente têm uma associação com "zonas de velocidade ultrabaixa", camadas finas no manto onde as ondas sísmicas diminuem significativamente, de acordo com uma pesquisa publicada no AGU Advances.

"Estas são algumas das características mais extremas descobertas no planeta. Nós legitimamente não sabemos o que elas são", disse o autor principal Michael Thorne, professor associado de geologia e geofísica da U. "Mas uma coisa que sabemos é que elas parecem acabar se acumulando sob vulcões de hotspot. Elas parecem ser a raiz de plumas de manto inteiras dando origem a vulcões de hotspot."

Essas plumas são responsáveis pelo vulcanismo observado em Yellowstone, nas Ilhas Havaianas, em Samoa, na Islândia e nas Ilhas Galápagos.

"Esses vulcões realmente muito grandes parecem persistir por centenas de milhões de anos aproximadamente no mesmo local", disse Thorne. Em trabalhos anteriores, ele também encontrou uma das maiores zonas de velocidade ultrabaixa conhecidas do mundo.

"Ele fica logo abaixo de Samoa, e Samoa é um dos maiores vulcões ativos", observou Thorne.

Por quase um século, geocientistas têm usado ondas sísmicas para sondar o interior da Terra, levando a inúmeras descobertas que não seriam possíveis de outra forma. Outros pesquisadores da U, por exemplo, caracterizaram a estrutura do núcleo interno sólido da Terra e rastrearam seu movimento analisando ondas sísmicas.

Quando um terremoto sacode a superfície da Terra, ondas sísmicas atravessam o manto — a camada dinâmica de rocha quente de 2.900 quilômetros de espessura entre a crosta terrestre e o núcleo metálico. A equipe de Thorne está interessada naquelas que são "espalhadas" quando passam por características irregulares que representam mudanças na composição do material no manto. Algumas dessas ondas espalhadas se tornam precursoras de PKP.

Thorne procurou determinar exatamente onde essa dispersão acontece, especialmente porque as ondas viajam pelo manto da Terra duas vezes, ou seja, antes e depois de passar pelo núcleo externo líquido da Terra. Por causa dessa jornada dupla pelo manto, tem sido quase impossível distinguir se os precursores se originaram no lado da fonte ou do lado do receptor do caminho do raio.

A equipe de Thorne, que incluía o professor assistente de pesquisa Surya Pachhai, criou uma maneira de modelar formas de onda para detectar efeitos cruciais que antes passavam despercebidos.

Usando um método de matriz sísmica de ponta e novas observações teóricas de simulações de terremotos, os pesquisadores desenvolveram e analisaram dados de 58 terremotos que ocorreram na Nova Guiné e foram registrados na América do Norte depois de passarem pelo planeta.

O novo método permitiu que eles identificassem onde a dispersão ocorreu ao longo da fronteira entre o núcleo externo do metal líquido e o manto, conhecida como fronteira núcleo-manto, localizada 2.900 quilômetros abaixo da superfície da Terra.

Suas descobertas indicam que os precursores de PKP provavelmente vêm de regiões que abrigam zonas de velocidade ultrabaixa. Thorne suspeita que essas camadas, que têm apenas 20 a 40 quilômetros de espessura, são formadas onde placas tectônicas subduzidas colidem com o limite núcleo-manto na crosta oceânica.

"O que descobrimos agora é que essas zonas de velocidade ultrabaixa não existem apenas abaixo dos hotspots. Elas estão espalhadas por todo o limite núcleo- manto abaixo da América do Norte", disse Thorne. "Parece mesmo que essas ULVZs estão sendo ativamente geradas. Não sabemos como. Mas como as vemos perto da subducção, achamos que os basaltos da dorsal meso-oceânica estão derretendo, e é assim que estão sendo gerados. E então a dinâmica está empurrando essas coisas por toda a Terra, e, finalmente, elas vão se acumular abaixo dos hotspots."

A dinâmica está empurrando essas coisas por toda a Terra e, por fim, elas vão se acumular contra os limites das Grandes Províncias de Baixa Velocidade, que são características composicionalmente distintas em escala continental abaixo do Pacífico e da África, de acordo com Thorne.

"Eles podem adicionalmente se acumular abaixo dos hotspots, mas não está claro se essas ULVZs são geradas pelo mesmo processo", disse ele. Determinar as consequências de tal processo terá que esperar por pesquisas futuras.