Umjetnikova koncepcija Zemljinih unutarnjih slojeva. Bonus slike: S. Jacobsen, M. Wysession i G. Caras. Klikni za veću sliku
Nedavno su seizmolozi primijetili da se brzina i smjer seizmičkih valova u Zemljinom donjem plaštu, između 400 i 1800 milja ispod površine, uvelike razlikuju. "Mislim da smo možda otkrili zašto seizmički valovi tamo tako nedosljedno putuju?" izjavio je Jung-Fu Lin. * Lin je bio u Geofizičkom laboratoriju Instituta Carnegie u vrijeme studije i vodeći je autor članka objavljenog u časopisu Nature od 21. srpnja. Do ovog istraživanja, znanstvenici su pojednostavili učinke željeza na materijale plašta. To je najobilniji prijelazni metal na planeti, a naši rezultati nisu ono što su znanstvenici predvidjeli? nastavio je. ? Možda ćemo morati preispitati što mislimo da se događa u toj skrivenoj zoni. To je mnogo složenije nego što smo zamislili.
Pritisci drobljenja u donjem plaštu stisću atome i elektrone toliko usko zajedno da djeluju drugačije nego u normalnim uvjetima, čak i prisiljavajući predenje elektrona da se uparuju u orbiti. Teoretski, ponašanje seizmičkih valova na tim dubinama može proizlaziti iz utjecaja tlaka oslobađajućeg pritiska na elektronsko spinovno stanje željeza u materijalima s manjim plaštom. Linsov tim izveo je ultratlačne eksperimente na najobilnijem oksidnom materijalu, magnesiowstite (Mg, Fe) O, i otkrio da promjenjiva stanja elektronskog vrtnje željeza u tom mineralu drastično utječu na elastična svojstva magnetske stite , Istraživanje može objasniti složene anomalije seizmičkih valova uočene u donjem plaštu.
Kao što je koautor studije Viktor Struzhkin razjasnio: „Ovo je prva studija koja je eksperimentalno pokazala da se elastičnost magnesiow-a značajno mijenja pod pritiscima nižeg ogrtača koji se kreću u rasponu od preko 500.000 do milijun puta većem tlaku na razini mora (1 atmosfera ). Vjeruje se da Magnesiowstite koji sadrži 20% željezovog oksida i 80% magnezijevog oksida otprilike 20% donjeg plašta. Otkrili smo da su pod utjecajem pritiska između 530.000 i 660.000 atmosfera željezovi elektronski vijci prelazili iz stanja visoko-spina (neupareno) u stanje s niskim spin-om (spin-up). Dok smo pratili spin stanje željeza, također smo mjerili brzinu promjene volumena (gustoće) magnesiostita kroz elektronsku tranziciju. Te nam informacije omogućuju da odredimo kako će seizmičke brzine varirati kroz prijelaz.
Začudo, skupno seizmički valovi putuju oko 15% brže nakon što se elektroni željeza spariraju u magnezijevo-željeznom oksidu? komentirao suautor Steven Jacobsen. "Izmjereni skok brzine preko prijelaza mogao bi se, dakle, seizmički detektirati u dubokom plaštu." Eksperimenti su provedeni unutar tlačne stanice s dijamantskim nakovanjm koristeći intenzivni izvor svjetlosti rendgenskih zraka u nacionalnom izvoru sinhrota treće generacije, Nacionalni laboratorij Argonne u blizini Chicaga.
„Tajanstvena regija donjeg plašta ne može se izravno uzorkovati. Stoga se moramo osloniti na eksperimentiranje i teoriju. Budući da ono što se događa u Zemljinoj unutrašnjosti utječe na dinamiku cijelog planeta, za nas je važno da otkrijemo što uzrokuje neobično ponašanje seizmičkih valova u toj regiji ,? izjavio je Lin. "Do sada, zemaljski znanstvenici razumjeli su Zemljinu unutrašnjost samo razmatranjem čistih oksida i silikata. Naši rezultati jednostavno ukazuju da željezo, najzastupljeniji prijelazni metal na cijeloj Zemlji, stvara vrlo složena svojstva u toj dubokoj regiji. Radujemo se našim sljedećim eksperimentima da vidimo možemo li unaprijediti svoje razumijevanje onoga što se tamo događa? zaključio je.
Izvorni izvor: Vijesti Carnegie Institution
