Концепцията на художника за вътрешните слоеве на Земята. Кредитна снимка: S. Jacobsen, M. Wysession и G. Caras. Щракнете за уголемяване
Наскоро сеизмолозите забелязват, че скоростта и посоката на сеизмичните вълни в долната мантия на Земята, между 400 и 1800 мили под повърхността, варират значително. ? Мисля, че може би сме открили защо сеизмичните вълни пътуват толкова непоследователно там ,? заявява Юнг-Фу Лин. * Лин е бил в геофизичната лаборатория на институцията Карнеги по време на проучването и водещ автор на статията, публикувана в изданието на Nature от 21 юли. До това изследване учените опростяват ефектите на желязото върху материалите на мантията. Това е най-разпространеният преходен метал на планетата и нашите резултати не са това, което учените са предвидили? - продължи той. ? Може да се наложи да преразгледаме какво мислим, че става в тази скрита зона. Това е много по-сложно, отколкото сме си представяли.
Съкрушителните налягания в долната мантия притискат атомите и електроните толкова близо един до друг, че те си взаимодействат различно от нормалните условия, дори принуждавайки въртящи се електрони да се сдвояват по орбитите. На теория поведението на сеизмичните вълни на тези дълбочини може да се дължи на влиянието на налягането при понижаване на електроните върху електронното спинно състояние на желязо в материали с по-ниска мантия. Екипът на Лин извърши експерименти с високо налягане върху най-богатия оксиден материал там, magnesiowstite (Mg, Fe) O, и установи, че променящите се състояния на спиране на електроните на желязото в този минерал влияят драстично на еластичните свойства на магнитсайт , Изследването може да обясни сложните аномалии на сеизмичните вълни, наблюдавани в най-долната мантия.
Както съавторът на проучването Виктор Стружкин е разработил: „Това е първото изследване, което експериментално демонстрира, че еластичността на магнезий? Силно се променя при налягания с по-ниска мантия, вариращи от над 500 000 до 1 милион пъти повече от налягането на морското равнище (1 атмосфера ). Смята се, че Magnesiowstite, съдържащ 20% железен оксид и 80% магнезиев оксид, представлява приблизително 20% от долната обемна мантия. Установихме, че когато са подложени на налягане между 530 000 и 660 000 атмосфери, електронните завъртания на желязото преминават от високо-спиново състояние (несдвоено) в ниско-спиново състояние (спин-сдвоени). Докато наблюдаваме спиновото състояние на желязото, ние също измервахме скоростта на промяна в обема (плътността) на magnesiow? Stite чрез електронния преход. Тази информация ни позволи да определим как сеизмичните скорости ще варират в рамките на прехода.?
? Изненадващо, насипните сеизмични вълни пътуват с около 15% по-бързо, след като електроните на желязото се въртят в двойка в магнезиево-железния оксид ,? коментира съавторът Стивън Якобсен. „Следователно измереният скок на скоростта през прехода може да се открие сеизмично в дълбоката мантия.“ Експериментите бяха проведени вътре в клетка за налягане с диамант-наковалня, използвайки интензивния източник на рентгенова светлина в националния източник на синхротрон от трето поколение, Национална лаборатория Аргон в близост до Чикаго.
„Тайнственият район на долната мантия не може да бъде направен за проба директно. Затова трябва да разчитаме на експерименти и теория. Тъй като това, което се случва във вътрешността на Земята, влияе върху динамиката на цялата планета, за нас е важно да разберем какво причинява необичайното поведение на сеизмичните вълни в този регион? заяви Лин. Досега земните учени са разбрали вътрешността на Земята само като са имали предвид чисти оксиди и силикати. Нашите резултати просто посочват, че желязото, най-разпространеният преходен метал на цялата Земя, поражда много сложни свойства в този дълбок регион. Очакваме с нетърпение следващите ни експерименти, за да видим дали можем да усъвършенстваме разбирането си за това, което се случва там? - заключи той.
Оригинален източник: News News Release Institution Carnegie
