ความคิดของศิลปินเกี่ยวกับเลเยอร์ชั้นในของโลก เครดิตภาพ: S. Jacobsen, M. Wysession, และ G. Caras คลิกเพื่อดูภาพขยาย
เมื่อเร็ว ๆ นี้นักสำรวจแผ่นดินไหวได้สังเกตว่าความเร็วและทิศทางของคลื่นไหวสะเทือนในชั้นแมนเทิลล่างของโลกระหว่าง 400 ถึง 1,800 ไมล์ใต้ผิวโลกนั้นแตกต่างกันอย่างมาก ฉันคิดว่าเราอาจค้นพบว่าเหตุใดคลื่นไหวสะเทือนจึงเดินทางมาที่นี่อย่างไม่สอดคล้องกัน Jung-Fu Lin กล่าว * Lin อยู่ในห้องทดลองธรณีฟิสิกส์ของ Carnegie Institution ในขณะที่ทำการศึกษาและเป็นผู้เขียนบทความที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature เมื่อวันที่ 21 กรกฎาคม จนกระทั่งการวิจัยนี้นักวิทยาศาสตร์ได้ลดความซับซ้อนของผลกระทบของเหล็กบนวัสดุปกคลุม มันเป็นโลหะทรานซิชันที่มีมากที่สุดในโลกและผลลัพธ์ของเราไม่ใช่สิ่งที่นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ไว้? เขาพูดต่อ เราอาจต้องพิจารณาสิ่งที่เราคิดว่าจะไปในโซนที่ซ่อนอยู่ ซับซ้อนกว่าที่เราคาดคิดไว้หรือไม่
แรงกดดันที่เกิดจากการบดในอะตอมและอิเล็กตรอนที่อยู่ใต้ชั้นล่างบีบให้ชิดกันจนทำให้เกิดปฏิกิริยาที่แตกต่างจากภายใต้สภาวะปกติแม้จะบังคับให้อิเล็กตรอนหมุนจับคู่กับวง ในทางทฤษฎีพฤติกรรมคลื่นไหวสะเทือนที่ระดับความลึกเหล่านั้นอาจเป็นผลมาจากแรงกดทับของการจับยึดที่มีต่ออิเล็กตรอนหมุนสถานะของเหล็กในวัสดุชั้นล่าง ทีมของ Lin ทำการทดลองแรงดันสูงเป็นพิเศษบนวัสดุออกไซด์ที่มีมากที่สุดที่นั่น Magnesiow? stite (Mg, Fe) O และพบว่าสถานะการหมุนของอิเล็กตรอนของเหล็กในแร่นั้นส่งผลกระทบอย่างมากต่อคุณสมบัติยืดหยุ่นของ magnesiow stite . การวิจัยอาจอธิบายถึงความผิดปกติของคลื่นไหวสะเทือนแบบซับซ้อนที่สังเกตได้ในชั้นล่างสุด
ในฐานะผู้เขียนร่วมของการศึกษา Viktor Struzhkin อธิบายเพิ่มเติม: นี่คือการศึกษาครั้งแรกที่แสดงให้เห็นถึงการทดลองที่ความยืดหยุ่นของ magnesiow stite เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญภายใต้ความกดดันต่ำปกคลุมระหว่าง 500,000 ถึง 1 ล้านเท่าของความดันที่ระดับน้ำทะเล ) Magnesiow? stite ซึ่งมีเหล็กออกไซด์ 20% และแมกนีเซียมออกไซด์ 80% เชื่อกันว่ามีปริมาณประมาณ 20% ของแมนเทิลล่างโดยปริมาตร เราพบว่าเมื่อถูกกดดันระหว่าง 530,000 ถึง 660,000 บรรยากาศอิเล็กตรอนหมุนของเหล็กไปจากสถานะสปินสูง (ไม่มีคู่) ไปยังสถานะสปินต่ำ (คู่สปิน) ในขณะที่ตรวจสอบสถานะการหมุนของเหล็กเรายังวัดอัตราการเปลี่ยนแปลงของปริมาตร (ความหนาแน่น) ของ magnesiow? stite ผ่านการเปลี่ยนแปลงทางอิเล็กทรอนิกส์ ข้อมูลดังกล่าวทำให้เราสามารถระบุได้ว่าความเร็วของแผ่นดินไหวจะเปลี่ยนแปลงอย่างไรในช่วงการเปลี่ยนภาพ
คลื่นแผ่นดินไหวจำนวนมากเดินทางเร็วขึ้นประมาณ 15% เมื่ออิเล็กตรอนของเหล็กถูกจับคู่แบบหมุนในแมกนีเซียมออกไซด์ของเหล็ก Steven Jacobsen ผู้เขียนร่วมแสดงความคิดเห็น ความเร็วที่วัดได้ข้ามการเปลี่ยนแปลงจึงอาจตรวจจับการสั่นสะเทือนได้ในหิ้งลึก การทดลองได้ดำเนินการภายในเซลล์ความดันเพชร - ทั่งโดยใช้แหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ที่รุนแรงที่แหล่งซินโครตรอนยุคที่สามของประเทศ Argonne National Laboratory ใกล้ชิคาโก
ภูมิภาคแมนเทิลล่างลึกลับไม่สามารถเก็บตัวอย่างได้โดยตรง ดังนั้นเราต้องพึ่งพาการทดลองและทฤษฎี เนื่องจากสิ่งที่เกิดขึ้นในการตกแต่งภายในของโลกส่งผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงของโลกทั้งโลกจึงเป็นสิ่งสำคัญที่เราจะต้องค้นหาสิ่งที่ทำให้เกิดพฤติกรรมที่ผิดปกติของคลื่นไหวสะเทือนในภูมิภาคนั้น หลินกล่าว ถึงตอนนี้นักวิทยาศาสตร์โลกเข้าใจการตกแต่งภายในของโลกโดยพิจารณาจากออกไซด์และซิลิเกตบริสุทธิ์เท่านั้น ผลการวิจัยของเราชี้ให้เห็นว่าเหล็กซึ่งเป็นโลหะทรานซิชันที่มีความชุกชุมที่สุดทั่วทั้งโลกก่อให้เกิดคุณสมบัติที่ซับซ้อนมากในพื้นที่ลึก เราหวังว่าจะมีการทดลองครั้งต่อไปเพื่อดูว่าเราสามารถปรับแต่งความเข้าใจในสิ่งที่เกิดขึ้นที่นั่นได้หรือไม่? เขาสรุป
แหล่งที่มาดั้งเดิม: ข่าวสถาบัน Carnegie
