Kunstniku ettekujutus Maa sisekihtidest. Pildikrediit: S. Jacobsen, M. Wysession ja G. Caras. Pilt suuremalt
Hiljuti on seismoloogid täheldanud, et maakera madalamas vahevöös 400–1800 miili pinnal asuva seismiliste lainete kiirus ja suund varieeruvad tohutult. ? Arvan, et oleme võib-olla avastanud, miks seismilised lained seal nii ebajärjekindlalt liiguvad ,? ütles Jung-Fu Lin. * Lin oli uuringu ajal Carnegie Institutioni geofüüsikalises laboris ja 21. juuli väljaandes Nature ilmunud artikli juhtiv autor. ? Kuni selle uurimistööni on teadlased lihtsustanud raua mõju mantelmaterjalidele.? See on kõige rikkalikum siirdemetall planeedil ja meie tulemused pole sellised, mida teadlased on ennustanud ,? jätkas ta. ? Võimalik, et peame uuesti läbi mõtlema, mis meie arvates selles varjatud tsoonis toimub. See on palju keerulisem, kui me ette kujutasime.
Muljumisrõhud alumises vahevöös pigistavad aatomeid ja elektrone nii tihedalt, et nad interakteeruvad tavapärastes tingimustes erinevalt, sundides isegi pöörlevaid elektrone orbiidil paaruma. Teoreetiliselt võib seismiliste lainete käitumine nendel sügavustel tuleneda haarduvuse rõhu mõjust raua elektronide spin-olekule madalama vahevööga materjalides. Linsi meeskond tegi ultrarõhu katsed sealse kõige rikkalikuma oksiidimaterjaliga (magneesium-stiit (Mg, Fe) O) ja leidis, et raua muutuvad elektronide spinni olekud selles mineraalis mõjutavad drastiliselt magneesiumsiidi elastseid omadusi. . Uurimistöö võib selgitada keerukamaid seismiliste lainete anomaaliaid, mida täheldati madalaimas vahevöös.
Uuringu kaasautorina Viktor Stružkin töötas välja:? See on esimene uuring, mis näitab eksperimentaalselt, et magneesiumsiidi elastsus muutub oluliselt madalama vahevöö rõhu korral, ulatudes üle 500 000 kuni 1 miljon korda rõhust merepinnal (1 atmosfäär) ). Arvatakse, et magneesiumoksiid, mis sisaldab 20% raudoksiidi ja 80% magneesiumoksiidi, moodustab umbes 20% alumisest vahevööst mahu järgi. Leidsime, et kui rõhk oli vahemikus 530 000–660 000 atmosfääri, siis raua elektronide keerutused liikusid kõrge keerutusega olekust (paaritamata) madala keerutusega olekusse (keerutatud-paaris). Raua tsentrifuuguse oleku jälgimisel mõõtsime ka magneesiumoksiidi mahu (tiheduse) muutumise kiirust elektroonilise ülemineku kaudu. See teave võimaldas meil kindlaks teha, kuidas muutmise ajal muutuvad seismilised kiirused.?
? Üllataval kombel liiguvad seismilised lained umbes 15% kiiremini, kui raua elektronid on magneesium-raudoksiidis keerutatud. " kommenteeris kaasautor Steven Jacobsen. "Mõõdetud kiiruse hüpe üle ülemineku võib seetõttu olla sügavas vahevöös seismiliselt tuvastatav." Katsed viidi läbi rombikujulise alaselõhu kambris, kasutades intensiivset röntgenikiirgusallikat rahva kolmanda põlvkonna sünkrotroniallikas, Argonne'i Riiklikus Laboris Chicago lähedal.
? Salapärast madalamat vahevöö piirkonda ei saa otse proovida. Seega peame lootma katsetele ja teooriale. Kuna see, mis toimub Maa sisemuses, mõjutab kogu planeedi dünaamikat, on meie jaoks oluline välja selgitada, mis põhjustab seismiliste lainete ebatavalist käitumist selles piirkonnas? ütles Lin. ? Siiani on maateadlased Maa sisemusest aru saanud, võttes arvesse ainult puhtaid oksiide ja silikaate. Meie tulemused osutavad lihtsalt, et raud, kõige rikkalikum siirdemetall kogu Maa peal, tekitab selles sügavas piirkonnas väga keerulisi omadusi. Ootame oma järgmisi eksperimente, et näha, kas suudame täpsustada oma arusaamist seal toimuvast? järeldas ta.
Algne allikas: Carnegie Institutioni pressiteade
