Уметникова концепција унутрашњих слојева Земље. Кредитна слика: С. Јацобсен, М. Висессион и Г. Царас. Кликните за увећање
Недавно су сеизмолози приметили да се брзина и смер сеизмичких таласа у Земљином доњем плашту, између 400 и 1800 миља испод површине, изузетно разликују. "Мислим да смо можда открили зашто сеизмички таласи толико неконзистентно путују тамо?" изјавио је Јунг-Фу Лин. * Лин је био у Геофизичкој лабораторији Института Царнегие у време студије и водећи аутор рада објављеног у издању Натуре, објављеног 21. јула. До овог истраживања, научници су поједноставили утицај гвожђа на материјале плашта. То је најзаступљенији прелазни метал на планети, а наши резултати нису оно што су научници предвидјели? је наставио. ? Можда ћемо морати да размотримо шта мислимо да се одвија у тој скривеној зони. То је много сложеније него што смо замислили.
Притисци дробљења у доњем плашту стисћу атоме и електроне тако блиско заједно да међусобно делују другачије него у нормалним условима, чак и присиљавајући спиновне електроне да се упарују у орбити. Теоретски, понашање сеизмичких таласа на тим дубинама може бити резултат утицаја притиска приањања на стање електрона гвожђа у материјалима са мањим плаштом. Линсов тим је вршио експерименте ултра високог притиска на најобилнијем оксидном материјалу, магнесиовстите (Мг, Фе) О, и открио да промена стања електрона у железу тог минерала драстично утиче на еластична својства магнетске стите . Истраживање може да објасни сложене аномалије сеизмичких таласа уочене у доњем плашту.
Као што је коаутор студије Виктор Струзхкин разјаснио: „Ово је прва студија која је експериментално показала да се еластичност магнесио-а значајно мења под притисцима нижег огртача који се крећу од преко 500 000 до милион пута већем притиску на нивоу мора (1 атмосфера ). Сматра се да Магнесиовстите који садржи 20% гвожђе-оксида и 80% магнезијум-оксида отприлике 20% доњег плашта. Открили смо да када су изложени притисцима између 530.000 и 660.000 атмосфера, гвожђа електрона из гвожђа прелази из високо-спинованог стања (непарно) у стање ниског спина (спиновано). Док смо надгледали стање гвожђа при центрифугирању, такође смо мерили брзину промене запремине (густине) магнесита у електронској транзицији. Те информације су нам омогућиле да утврдимо како ће сеизмичке брзине варирати током преласка.
Зачудо, велики сеизмички таласи путују око 15% брже након што се електрони гвожђа спарирају у магнезијум-гвозденом оксиду? коментарисао коаутор Стевен Јацобсен. „Измерени скок брзине преко транзиције може се, дакле, сеизмички детектирати у дубоком плашту.“ Експерименти су спроведени унутар ћелије са дијамантским наковањима користећи интензиван извор рендгенских зрака на националном извору синхротрона треће генерације, Националној лабораторији Аргонне у близини Чикага.
„Тајанствена регија доњег плашта не може се директно узорковати. Дакле, морамо се ослонити на експеримент и теорију. Пошто оно што се дешава у Земљиној унутрашњости утиче на динамику целокупне планете, за нас је важно да откријемо шта узрокује необично понашање сеизмичких таласа у том региону? изјавио је Лин. "До сада, научници о земљи разумели су унутрашњост Земље само узимајући у обзир чисте оксиде и силикате. Наши резултати једноставно указују да гвожђе, најобилнији прелазни метал на целој Земљи, ствара веома сложена својства у том дубоком региону. Радујемо се нашим следећим експериментима да видимо да ли можемо да усавршимо своје разумевање шта се тамо дешава? закључио је.
Изворни извор: Царнегие Институтион Невс Релеасе
