טכניקות תצפית עקיפות נדרשות כדי לחקור את המבנים הפנימיים של הפלנטות. כאן על כדור הארץ, הקידוחים העמוקים ביותר שקדחו הגיאולוגים יורדים רק לעומק של עשרה או שניים עשר קילומטרים לתוך קרום כדור הארץ. עומק זה אינו אלא שבר זעיר בפלנטה שרדיוסה 6400 קילומטר. למרות הפנטזיה המפורסמת של ז'ול ורן, אין לנו שום סיכוי לנסוע אי פעם למרכז כדור הארץ. הלחץ המוחץ והטמפרטורה העולה של הסלעים שמסביב יהפכו קידוח עמוק בהרבה משיא העומק הנוכחי, 12 ק"מ, לקשה ביותר. מידע על המבנה שבעומק רב יותר לא יכול להגיע מקידוחים. אבל אנחנו יכולים ללמוד על אזורים אלה בעזרת מחקר של גלים סייסמיים, העוברים דרך כדור הארץ. גלים אלה יכולים להיווצר על ידי רעידות אדמה, התפרצויות געשיות או פיצוצים מלאכותיים.
באדיבות ויקיפדיה
בדיוק כמו שהאור סוטה כאשר הוא עובר דרך מנסרה, כך גלים סייסמיים עשויים לשנות את כיוונם על פי צפיפות הסלעים דרכם הם עוברים. בדיוק כמו שהאור מאט כאשר הוא עובר מאוויר לזכוכית, כך גלים סייסמיים משנים את מהירותם כשהם עוברים לסלע מסוג אחר, ובדרך כלל הם מאיצים ככל שהם יורדים לעומק. לאחר רעידת אדמה, מדענים ברחבי העולם משווים את העוצמה ואת זמן ההגעה של הגלים הסייסמיים (לכן כל כך חשוב לזהות את המוקד של רעידת אדמה). הם יכולים להשתמש במידע זה, רעידת אדמה אחר רעידת אדמה, כדי ליצור מפה תלת ממדית של המבנה הפנימי של כדור הארץ. ניסויים דומים, אך מוגבלים יותר, בוצעו על הירח באמצעות סייסמוגרפים שהציבו האסטרונאוטים של אפולו. מכיוון שבירח אין רעידות טבעיות רבות, הגלאים הסייסמיים שימשו בעיקר לזיהוי הרעידות שנוצרו כאשר חלליות הורסקו עליו בכוונה, וכן מפגיעות של אסטרואידים בפניו.
מחקרים סייסמיים בכדור הארץ ועל הירח מעידים על כך שבגופים אלה, כצפוי, הצפיפות עולה ככל שמתקרבים למרכז. את השינויים בצפיפות ניתן להסביר על ידי תהליך ההתמיינות (differentiation), שבו חומרים צפופים יותר שקעו אל מרכז הגופים בזמן שעדיין היו מותכים. באמצעות מחקרים סייסמיים אנו יכולים למפות את המעברים מהליבה הדחוסה, לעבר המעטפת, בעלת צפיפות מתונה, לקרום של הסלעים הפחות צפופים שעל פני השטח.
באדיבות ויקיפדיה
כל המאפיינים המגוונים של הגיאוגרפיה המוכרת שלנו – הרים, קניונים, צוקים ועמקים – מוגבלים לאזור הדק של קרום כדור הארץ. עובי הקרום נע בין כ-5 ק"מ מתחת לאוקיינוסים עד כ-30 ק"מ על פני היבשות. המרחק המפריד בין החלק העליון של ההר הגבוה ביותר לבין תחתית החריץ האוקייני העמוק ביותר הוא כ-20 ק"מ בלבד, כ-0.3% מרדיוס כדור הארץ. אילו היה כדור הארץ מוקטן לגודל של כדור ביליארד, הוא היה חלק כמעט כמוהו.
הגבול בין הקרום לבין המעטפת מסומן על ידי אי-רציפות סייסמית הנקראת "אי-רציפות מוהורוביצ'יק" (או מוהו). אי-הרציפות מופיעה בעומק של 5 עד 10 ק"מ מתחת לקרום האוקייני, עומק זה גדל לכדי 30 עד 60 ק"מ מתחת ליבשות. בעומק זה, גלים סייסמיים מגדילים לפתע את מהירותם. הסיבה לכך היא שינוי פתאומי בצפיפות ובהרכב הכימי של הסלעים. בקרום כדור הארץ הסלעים עשירים באלומיניום, ואילו במעטפת הסלעים עשירים במגנזיום. אי-רציפות נוספת מתרחשת בעומק של כ-70 ק"מ, שבה המעטפת עוברת מהתנהגות קשיחה ושבירה (הליתוספירה) להתנהגות פלסטית (האסתנוספירה).
מדידות של צפיפות של ליבת כדור הארץ מצביעות על כך שהיא אינה עשויה ברזל טהור. מתכות אחרות, כנראה ניקל, ואולי אפילו גופרית מהוות כ-10% מהליבה. החלק החיצוני של הליבה הוא קלחת של מתכת מותכת. החלק הפנימי חם אף יותר, אך הלחץ העצום השורר בו משאיר אותו מוצק. לליבת הברזל של כדור הארץ רדיוס של כ-3500 ק"מ, מעט יותר ממחצית רדיוס כדור הארץ.
הנתונים מכדור הארץ הם ללא ספק הטובים ביותר שיש לנו במערכת השמש, אך יש בידינו גם כמות לא מבוטלת של נתונים סייסמיים מהירח. הגלאים הסייסמיים הראשונים על הירח הוצבו על ידי אסטרונאוטים של אפולו. המכשירים רשמו כמה פגיעות של מטאוריטים ומעט מאוד רעידות ירח, והראו שהירח פעיל מבחינה גיאולוגית הרבה פחות מכדור הארץ. בעזרת הנתונים המעטים מצאו המדענים שפנים הירח עשוי בעיקרו מאותו חומר כמו המעטפת של כדור הארץ, ואולי יש בו ליבת ברזל קטנה מאוד. לכן הצפיפות הממוצעת של הירח נמוכה בהרבה מזו של כדור הארץ. דבר זה שוער עוד לפני הניסויים הסייסמיים, על סמך שיקול פשוט של מסלול הירח: אם ידועה מסת כדור הארץ, הכוח שמחזיק את הירח במסלולו מגלה לנו את מסת הירח (משום שכדור הארץ אינו כבד מהירח במידה עצומה; שיטה זו אינה מתאימה לקביעת המסה של רוב הפלנטות המקיפות את השמש). מחלקים את המסה בנפח הירח ומקבלים את הצפיפות הממוצעת. צפיפות זו נמוכה מכדי שלירח יהיה מבנה כמו של כדור הארץ, עם ליבה גדולה וצפופה. היעדר ליבת מתכת הוא רמז חשוב לאופן שבו נוצר הירח, הנדון במאמר אחר.
→ הסעיף הקודם: 5.6 חום פנימי ופעילות גיאולוגית | הסעיף הבא: 5.8 סוגי סלעים ←