تصور الفنان للطبقات الداخلية للأرض. حقوق الصورة: S. Jacobsen و M. Wysession و G. Caras. اضغط للتكبير
في الآونة الأخيرة ، لاحظ علماء الزلازل أن سرعة واتجاه الموجات الزلزالية في الوشاح السفلي للأرض ، بين 400 و 1800 ميل تحت السطح ، تختلف اختلافًا كبيرًا. أعتقد أننا ربما اكتشفنا سبب انتقال الموجات الزلزالية بشكل غير متسق هناك ، صرح جونغ فو لين. * كان لين في المختبر الجيوفيزيائي لمعهد كارنيجي وقت الدراسة والمؤلف الرئيسي للورقة المنشورة في 21 يوليو ، عدد الطبيعة. حتى هذا البحث كان العلماء يبسطون آثار الحديد على مواد الوشاح. إنه المعدن الانتقالي الأكثر وفرة في الكوكب ونتائجنا ليست ما توقعه العلماء ،؟ هو أكمل. قد نضطر إلى إعادة النظر فيما نعتقد أنه يجري في تلك المنطقة المخفية. إنه أكثر تعقيدًا بكثير مما تصورنا.
تضغط الضغوط الساحقة في الوشاح السفلي الذرات والإلكترونات معًا بشكل وثيق بحيث تتفاعل بشكل مختلف عن الظروف العادية ، حتى تجبر الإلكترونات الدوارة على الاقتران في المدارات. من الناحية النظرية ، قد ينتج سلوك الموجات الزلزالية في هذه الأعماق من تأثير ضغط قبضتها على حالة دوران الحديد الإلكترونية في المواد ذات الوشاح السفلي. أجرى فريق لين تجارب فائقة الضغط على أكثر مواد الأكسيد وفرة هناك ، magnesiow؟ stite (Mg، Fe) O ، ووجد أن حالات دوران الإلكترون المتغيرة للحديد في هذا المعدن تؤثر بشكل كبير على الخصائص المرنة للمغناطيسي؟ . قد يفسر البحث حالات شذوذ الموجات الزلزالية المعقدة التي لوحظت في الوشاح الأدنى.
كما أوضح مؤلف مشارك للدراسة فيكتور ستروزكين: "هذه هي أول دراسة تثبت تجريبياً أن مرونة magnesiow - stite تتغير بشكل كبير تحت ضغوط الوشاح الأدنى التي تتراوح بين أكثر من 500000 إلى مليون مرة الضغط عند مستوى سطح البحر (1 جو) ). يعتقد أن Magnesiow؟ stite ، الذي يحتوي على 20 ٪ من أكسيد الحديد و 80 ٪ من أكسيد المغنيسيوم ، يشكل حوالي 20 ٪ من الوشاح السفلي من حيث الحجم. وجدنا أنه عند تعرضه لضغوط تتراوح بين 530.000 و 660.000 غلاف جوي ، تحولت إلكترونات الحديد من حالة دوران عالية (غير مقترنة) إلى حالة دوران منخفضة (إقران دوران). أثناء مراقبة الحالة الدورانية للحديد ، قمنا أيضًا بقياس معدل التغيير في حجم (الكثافة) من المغنسيوم - stite خلال الانتقال الإلكتروني. مكنتنا هذه المعلومات من تحديد مدى اختلاف السرعات الزلزالية عبر الانتقال.؟
والمثير للدهشة ، أن الموجات الزلزالية السائبة تنتقل أسرع بنسبة 15٪ تقريبًا بمجرد إقران إلكترونات الحديد في أكسيد الحديد والمغنيسيوم؟ وعلق المؤلف المشارك ستيفن جاكوبسن. • إذاً ، فإن السرعة المقيسة عبر الانتقال قد تكون قابلة للكشف زلزالياً في الوشاح العميق. أجريت التجارب داخل خلية ضغط سندان الماس باستخدام مصدر ضوء الأشعة السينية المكثف في مصدر السنكروترون للجيل الثالث في البلاد ، مختبر أرغون الوطني بالقرب من شيكاغو.
"منطقة الوشاح السفلي الغامضة لا يمكن أخذ عينات منها مباشرة. لذا علينا الاعتماد على التجريب والنظرية. بما أن ما يحدث في باطن الأرض يؤثر على ديناميكيات الكوكب بأكمله ، فمن المهم بالنسبة لنا معرفة ما الذي يسبب السلوك غير المعتاد للموجات الزلزالية في تلك المنطقة؟ ذكر لين. حتى الآن ، فهم علماء الأرض المناطق الداخلية للأرض من خلال النظر فقط في الأكاسيد النقية والسيليكات. تشير نتائجنا ببساطة إلى أن الحديد ، وهو المعدن الانتقالي الأكثر وفرة في جميع أنحاء الأرض ، يؤدي إلى خصائص معقدة للغاية في تلك المنطقة العميقة. نتطلع إلى تجاربنا القادمة لنرى ما إذا كان بإمكاننا تحسين فهمنا لما يحدث هناك؟ هو اتمم.
المصدر الأصلي: البيان الصحفي الصادر عن معهد كارنيغي
