Mākslinieka priekšstats par Zemes iekšējiem slāņiem. Attēla kredīts: S. Jacobsen, M. Wysession un G. Caras. Noklikšķiniet, lai palielinātu
Nesen seismologi novēroja, ka seismisko viļņu ātrums un virziens Zemes apakšējā apvalkā, kas atrodas no 400 līdz 1800 jūdzēm zem virsmas, ārkārtīgi atšķiras. ? Es domāju, ka mēs varbūt esam atklājuši, kāpēc seismiskie viļņi tur pārvietojas tik nekonsekventi ,? sacīja Jung-Fu Lins. * Lins pētījuma laikā bija kopā ar Kārnegi institūta Ģeofizikālās laboratorijas vadītāju un galvenā autora darbu, kas publicēts 21. jūlija numurā Nature. ? Līdz šiem pētījumiem zinātnieki ir vienkāršojuši dzelzs ietekmi uz mantijas materiāliem. Tas ir visbagātākais pārejas metāls uz planētas, un mūsu rezultāti nav tie, ko zinātnieki ir paredzējuši ,? viņš turpināja. ? Mums var nākties pārskatīt to, kas, mūsuprāt, notiek tajā slēptajā zonā. Tas ir daudz sarežģītāk, nekā mēs iedomājāmies.
Smalcināšanas spiediens apakšējā apvalkā izspiež atomus un elektronus tik cieši kopā, ka tie mijiedarbojas savādāk nekā normālos apstākļos, pat liekot vērpjamajiem elektroniem sapāroties orbītā. Teorētiski seismisko viļņu izturēšanās šajos dziļumos var izrietēt no saķeres spiediena ietekmes uz dzelzs elektronu centrifugēšanas stāvokli zemāka apvalka materiālos. Līnas komanda veica īpaši augsta spiediena eksperimentus ar visbagātāko tur esošo oksīda materiālu - magnija stītu (Mg, Fe) O - un secināja, ka mainīgie dzelzs elektronu griešanās stāvokļi tajā minerālā krasi ietekmē magnēzija stīta elastīgās īpašības. . Pētījums var izskaidrot sarežģītās seismisko viļņu anomālijas, kas novērotas zemākajā apvalkā.
Kā pētījuma līdzautors Viktors Stružkins izstrādāja: "Šis ir pirmais pētījums, kurā eksperimentāli pierādīts, ka magnēzija stīta elastība ievērojami mainās zemāka mantijas spiediena gadījumā, sākot no vairāk nekā 500 000 līdz 1 miljons reizes pārsniedzot spiedienu jūras līmenī (1 atmosfēra). ). Tiek uzskatīts, ka magnija dioksīda stīts, kas satur 20% dzelzs oksīda un 80% magnija oksīda, veido aptuveni 20% no apakšējās apvalka tilpuma. Mēs noskaidrojām, ka, pakļaujoties spiedienam no 530 000 līdz 660 000 atmosfērām, dzelzs elektronu griezieni pārcēlās no augstas spinēšanas stāvokļa (nepāra) uz zemu spinēšanas stāvokli (spin-pāra). Pārraugot dzelzs spin-stāvokli, mēs arī izmērījām magnētiskā stīta tilpuma (blīvuma) izmaiņu ātrumu caur elektronisko pāreju. Šī informācija ļāva mums noteikt, kā mainās seismiskie ātrumi pārejas laikā.
"Pārsteidzoši, ka lielie seismiskie viļņi pārvietojas par aptuveni 15% ātrāk, kad dzelzs elektroni tiek savērpti magnija un dzelzs oksīdā," komentēja līdzautors Stīvens Jēkabsens. ? Tāpēc izmērītais ātruma lēciens pāri pārejai varētu būt seismiski nosakāms dziļajā apvalkā. Eksperimenti tika veikti spiediena rombveida laktas iekšpusē, izmantojot intensīvu rentgena starojuma avotu valsts trešās paaudzes sinhrotrona avotā, Argonnes Nacionālajā laboratorijā netālu no Čikāgas.
Noslēpumainā apakšējās mantijas reģionu nevar paraugus ņemt tieši. Tāpēc mums jāpaļaujas uz eksperimentiem un teoriju. Tā kā tas, kas notiek Zemes iekšienē, ietekmē visas planētas dinamiku, mums ir svarīgi noskaidrot, kas izraisa neparastu seismisko viļņu izturēšanos šajā reģionā? paziņoja Līna. ? Līdz šim Zemes zinātnieki ir izpratuši Zemes interjeru, apsverot tikai tīrus oksīdus un silikātus. Mūsu rezultāti vienkārši norāda, ka dzelzs, visbagātākais pārejas metāls visā Zeme, šajā dziļajā reģionā rada ļoti sarežģītas īpašības. Mēs ceram uz nākamajiem eksperimentiem, lai redzētu, vai mēs varam uzlabot savu izpratni par tur notiekošo? viņš secināja.
Oriģinālais avots: Kārnegi institūcijas jaunumu izlaidums
