Concepția artistului despre straturile interioare ale Pământului. Credit de imagine: S. Jacobsen, M. Wysession și G. Caras. Faceți clic pentru a mări
Recent, seismologii au observat că viteza și direcția undelor seismice în mantaua inferioară a Pământului, între 400 și 1800 km sub suprafață, variază enorm. Cred că am putut descoperi de ce valurile seismice călătoresc atât de inconsistent acolo ,? a declarat Jung-Fu Lin. * Lin a fost la Laboratorul de Geofizică al Instituției Carnegie la momentul studiului și autorul principal al lucrării publicate în revista „Nature” din 21 iulie. Până la această cercetare, oamenii de știință au simplificat efectele fierului asupra materialelor de manta. Este cel mai abundent metal de tranziție de pe planetă, iar rezultatele noastre nu sunt ceea ce oamenii de știință au prezis ,? El a continuat. Poate trebuie să reconsideram ceea ce credem că se întâmplă în acea zonă ascunsă. Este mult mai complex decât ne-am imaginat.
Presiunile de zdrobire din mantaua inferioară strâng atomi și electroni atât de strâns încât interacționează diferit de cele în condiții normale, forțând chiar și electronii învârtiți să se împerecheze pe orbite. În teorie, comportamentul undelor seismice la aceste adâncimi poate rezulta din efectul presiunii de strângere contrară asupra stării de spin a fierului în materialele cu manta inferioară. Echipa lui Lin a efectuat experimente de înaltă presiune pe cel mai abundent material de oxid de acolo, stit de magnesiow (Mg, Fe) O, și a constatat că schimbarea stărilor de spin ale fierului din acel mineral afectează drastic proprietățile elastice ale stitei de magneziu. . Cercetarea poate explica complexul anomaliilor valurilor seismice observate în mantaua inferioară.
După cum a elaborat coautorul studiului, Viktor Struzhkin: „Acesta este primul studiu care a demonstrat experimental că elasticitatea cusăturii magnesiow? Se schimbă semnificativ sub presiuni ale mantalei inferioare, de la peste 500.000 la 1 milion de ori presiunea la nivelul mării (1 atmosferă) ). Stretul de magneziu, care conține 20% oxid de fier și 80% oxid de magneziu, se crede că constituie aproximativ 20% din volumul mantaului inferior. Am descoperit că atunci când au fost supuse unor presiuni între 530.000 și 660.000 de atmosfere, rotirile electronilor de fier s-au dus de la o stare de centrifugare înaltă (nepereche) la o stare de rotire scăzută (pereche de spin). În timp ce monitorizam starea de centrifugare a fierului, am măsurat, de asemenea, rata de modificare a volumului (densității) cusăturii magnesiow? Prin tranziția electronică. Această informație ne-a permis să determinăm cum vor varia viteza seismică de-a lungul tranziției.?
„În mod surprinzător, undele seismice în vrac călătoresc cu aproximativ 15% mai repede odată ce electronii fierului sunt împerecheați în oxidul de magneziu ,? a comentat coautorul Steven Jacobsen. „Saltul de viteză măsurat în tranziție ar putea fi, așadar, detectabil seismic în mantaua adâncă.? Experimentele au fost efectuate în interiorul unei celule cu presiune diamantă cu nicovală folosind o sursă intensă de lumină cu raze X la sursa de sincrotron din generația a treia a națiunii, Laboratorul Național Argonne, în apropiere de Chicago.
Regiunea misterioasă a mantalei inferioare nu poate fi eșantionată direct. Deci trebuie să ne bazăm pe experimentare și teorie. Întrucât ce se întâmplă în interiorul Pământului afectează dinamica întregii planete, este important pentru noi să aflăm care este cauza comportamentului neobișnuit al undelor seismice din regiunea respectivă? a declarat Lin. Până în prezent, oamenii de știință ai Pământului au înțeles interiorul Pământului, luând în considerare doar oxizi și silicați puri. Rezultatele noastre arată pur și simplu că fierul, cel mai abundent metal de tranziție de pe întregul Pământ, dă naștere unor proprietăți foarte complexe în acea regiune adâncă. Așteptăm cu nerăbdare urmatoarele noastre experimente pentru a vedea dacă putem perfecționa înțelegerea a ceea ce se întâmplă acolo? a concluzionat el.
Sursa originală: Comunicat de presă al instituției Carnegie
