Η αντίληψη του καλλιτέχνη για τα εσωτερικά στρώματα της Γης. Πιστωτική εικόνα: S. Jacobsen, M. Wysession και G. Caras. Κάντε κλικ για μεγέθυνση
Πρόσφατα, οι σεισμολόγοι παρατήρησαν ότι η ταχύτητα και η κατεύθυνση των σεισμικών κυμάτων στον κάτω μανδύα της Γης, μεταξύ 400 και 1.800 μιλίων κάτω από την επιφάνεια, ποικίλλουν πολύ. «Νομίζω ότι ίσως ανακαλύψαμε γιατί τα σεισμικά κύματα ταξιδεύουν τόσο ασυνεπώς εκεί;» δήλωσε ο Jung-Fu Lin. * Ο Λιν ήταν με το Γεωφυσικό Εργαστήριο του Ιδρύματος Carnegie κατά τη στιγμή της μελέτης και επικεφαλής συγγραφέας της εφημερίδας που δημοσιεύθηκε στο τεύχος της Φύσης της 21ης Ιουλίου. Μέχρι αυτήν την έρευνα, οι επιστήμονες έχουν απλοποιήσει τις επιδράσεις του σιδήρου στα υλικά μανδύα. Είναι το πιο άφθονο μέταλλο μετάβασης στον πλανήτη και τα αποτελέσματά μας δεν είναι αυτά που έχουν προβλέψει οι επιστήμονες; συνέχισε. Ίσως χρειαστεί να επανεξετάσουμε τι πιστεύουμε ότι πηγαίνει σε αυτήν την κρυφή ζώνη. Είναι πολύ πιο περίπλοκο από ό, τι φανταζόμασταν.
Οι πιέσεις σύνθλιψης στο κάτω μανδύα συμπιέζουν τα άτομα και τα ηλεκτρόνια τόσο στενά μεταξύ τους που αλληλεπιδρούν διαφορετικά από κάτω από κανονικές συνθήκες, αναγκάζοντας ακόμη και τα περιστρεφόμενα ηλεκτρόνια να ζευγαρώσουν σε τροχιές. Θεωρητικά, η συμπεριφορά των σεισμικών κυμάτων σε αυτά τα βάθη μπορεί να προκύψει από το φαινόμενο αντίστροφης πίεσης στην ηλεκτρονική κατάσταση περιστροφής του σιδήρου σε υλικά χαμηλότερου μανδύα. Η ομάδα του Lin πραγματοποίησε πειράματα εξαιρετικά υψηλής πίεσης στο πιο άφθονο υλικό οξειδίου εκεί, το magnesiow? Stite (Mg, Fe) O, και διαπίστωσε ότι οι μεταβαλλόμενες καταστάσεις περιστροφής του σιδήρου του σιδήρου σε αυτό το ορυκτό επηρεάζουν δραστικά τις ελαστικές ιδιότητες του magnesiow? Stite. . Η έρευνα μπορεί να εξηγήσει τις σύνθετες ανωμαλίες σεισμικών κυμάτων που παρατηρούνται στο κάτω μέρος του μανδύα.
Ως συν-συγγραφέας της μελέτης, ο Viktor Struzhkin επεξεργάστηκε: «Αυτή είναι η πρώτη μελέτη που αποδεικνύει πειραματικά ότι η ελαστικότητα του magnesiow; stite αλλάζει σημαντικά κάτω από πιέσεις χαμηλότερου μανδύα που κυμαίνονται από πάνω από 500.000 έως 1 εκατομμύριο φορές την πίεση στο επίπεδο της θάλασσας (1 ατμόσφαιρα) ). Το Magnesiow? Stite, που περιέχει 20% οξείδιο του σιδήρου και 80% οξείδιο του μαγνησίου, πιστεύεται ότι αποτελεί περίπου το 20% του κατώτερου μανδύα κατ 'όγκο. Βρήκαμε ότι όταν υφίστανται πιέσεις μεταξύ 530.000 και 660.000 ατμοσφαιρών, οι περιστροφές ηλεκτρονίων του σιδήρου πήγαν από μια κατάσταση υψηλής περιστροφής (μη ζευγαρωμένη) σε κατάσταση χαμηλής περιστροφής (ζεύγη περιστροφής). Ενώ παρακολουθούσαμε την κατάσταση περιστροφής του σιδήρου, μετρήσαμε επίσης τον ρυθμό μεταβολής του όγκου (πυκνότητα) του μαγνησίου μέσω της ηλεκτρονικής μετάβασης. Αυτές οι πληροφορίες μας έδωσαν τη δυνατότητα να προσδιορίσουμε πώς οι σεισμικές ταχύτητες θα ποικίλουν κατά τη μετάβαση.
«Παραδόξως, τα χύδην σεισμικά κύματα ταξιδεύουν περίπου 15% γρηγορότερα όταν τα ηλεκτρόνια του σιδήρου συνδέονται με περιστροφή στο οξείδιο του μαγνησίου-σιδήρου»; σχολίασε ο συν-συγγραφέας Steven Jacobsen. «Το μετρούμενο άλμα ταχύτητας κατά τη μετάβαση μπορεί επομένως να είναι ανιχνεύσιμο σεισμικά στο βαθύ μανδύα.» Τα πειράματα διεξήχθησαν μέσα σε ένα κελί πίεσης διαμαντιού με αμόνι χρησιμοποιώντας την έντονη πηγή ακτίνων Χ στην πηγή synchrotron τρίτης γενιάς του εθνικού εργαστηρίου Argonne κοντά στο Σικάγο.
«Η μυστηριώδης περιοχή κάτω μανδύα δεν μπορεί να γίνει δειγματοληψία απευθείας. Πρέπει λοιπόν να βασιστούμε στον πειραματισμό και τη θεωρία. Εφόσον αυτό που συμβαίνει στο εσωτερικό της Γης επηρεάζει τη δυναμική ολόκληρου του πλανήτη, είναι σημαντικό για εμάς να μάθουμε τι προκαλεί την ασυνήθιστη συμπεριφορά των σεισμικών κυμάτων σε αυτήν την περιοχή; δήλωσε ο Λιν. Μέχρι τώρα, οι επιστήμονες της γης έχουν καταλάβει το εσωτερικό της Γης λαμβάνοντας υπόψη μόνο καθαρά οξείδια και πυριτικά άλατα. Τα αποτελέσματά μας απλώς επισημαίνουν ότι ο σίδηρος, το πιο άφθονο μέταλλο μετάβασης σε ολόκληρη τη Γη, δημιουργεί πολύπλοκες ιδιότητες σε αυτή τη βαθιά περιοχή. Ανυπομονούμε για τα επόμενα πειράματά μας για να δούμε αν μπορούμε να βελτιώσουμε την κατανόησή μας για το τι συμβαίνει εκεί; κατέληξε.
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων Carnegie Institution
